CN102730747B - 溶胶-凝胶辅助水热法制备不同微观形貌氧化锌的方法 - Google Patents

溶胶-凝胶辅助水热法制备不同微观形貌氧化锌的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种溶胶-凝胶辅助水热法制备不同微观形貌氧化锌的方法。本发明的技术方案要点为：溶胶-凝胶辅助水热法制备不同微观形貌氧化锌方法的步骤为：将锌盐溶液与柠檬酸溶液以摩尔比为n（锌盐）：n（柠檬酸）=1:1~1:5的比例混合，在60~90℃温度下加热搅拌至溶胶状态，90~120℃温度下干燥至凝胶状态；将氢氧化钠溶液滴加至凝胶中，调节溶液的pH值至12~14；将上述pH值的悬浊液移到水热反应釜中，在90~150℃温度下反应4~20h；将沉淀过滤，洗涤，90~120℃温度下干燥，即得到不同微观形貌的氧化锌产品。本发明具有以下优点：参与反应的原料简单易得、反应条件温和、后续处理过程简便、成本低且对环境无污染。

Description

溶胶-凝胶辅助水热法制备不同微观形貌氧化锌的方法
技术领域
本发明涉及制备氧化锌的方法，特别是一种溶胶-凝胶辅助水热法制备不同微观形貌氧化锌的方法。
背景技术
氧化锌是一种新型多功能精细无机材料，广泛应用于压敏电阻、压电材料、气体传感器、紫外线屏蔽材料、光催化材料等领域。由于材料的结构（微结构）、尺寸和形貌等因素材料的性能及应用具有重要的影响，因此对无机材料形貌控制的研究具有重要意义。目前，基于水热合成的方法可以制备出特定形貌的氧化锌，为了有效控制氧化锌的形貌及尺寸，水热合成过程中需要添加表面活性剂、配合剂或者其他辅助剂。这些添加剂一般为高分子有机化合物、有机小分子化合物或无机模板剂等。这些添加剂可以起到模板剂、稳定剂、分散剂的作用。但是，添加剂的使用存在诸多问题有待改进：一方面，添加剂在反应过程中只起到调控氧化锌形貌及尺寸的作用而不是制备氧化锌所必需的原料，在氧化锌合成后期往往需要通过高温煅烧、溶剂萃取等方法将这些添加剂除去，因此添加剂的使用使合成工艺复杂、后期分离难度增大，成本升高且易对环境造成污染；另一方面，一种添加剂往往只能调控和合成1~2种不同形貌的氧化锌，要合成多种不同形貌的氧化锌，通常需要选择不同的合成方法，并且选择不同的添加剂进行反应。因此，有待于发明一些环境友好、经济实用且能够有效调控氧化锌形貌的制备方法。
发明内容
本发明的目的是提供了一种操作简单，易于控制的制备不同微观形貌氧化锌的方法。
本发明的技术方案是：一种溶胶-凝胶辅助水热法制备不同微观形貌氧化锌的方法，其特征在于步骤如下：（1）溶胶-凝胶过程：将锌盐溶液与柠檬酸溶液以摩尔比为n（锌盐）：n（柠檬酸）= 1:1~1:5 的比例混合，在60~90℃温度下加热搅拌至溶胶状态，90~120℃温度下干燥至凝胶状态；（2）调节溶液pH值：将氢氧化钠溶液滴加至凝胶中，调节溶液的pH 值至12~14；（3）水热过程：将上述pH值的悬浊液移到水热反应釜中，在90~150℃温度下反应4~20h；（4）将沉淀过滤，洗涤，90~120℃温度下干燥，即可得到不同微观形貌的氧化锌产品。本发明所述的锌盐溶液可以是氯化锌溶液、硫酸锌溶液、醋酸锌溶液或硝酸锌溶液。
本发明利用环境友好，价廉易得的试剂柠檬酸作为添加剂，通过控制锌盐、柠檬酸与氢氧化钠三种原料的配比与反应温度及时间，利用溶胶-凝胶辅助的水热过程，合成了棒状、球状、六棱柱状、梭状、棒花状、片花状六种不同微米结构的氧化锌。本发明具有以下优点：参与反应的原料简单易得、反应条件温和、后续处理过程简便、成本低且对环境无污染。
附图说明      
图1是本发明实施例1制备的棒状微米结构氧化锌的扫描电镜图。
图2是本发明实施例2制备的六棱柱状微米结构氧化锌的扫描电镜图。
图3是本发明实施例3制备的球状微米结构氧化锌的扫描电镜图。
图4是本发明实施例4制备的片花状微米结构氧化锌的扫描电镜图。
图5是本发明实施例5制备的片花状微米结构氧化锌的扫描电镜图。
图6是本发明实施例6制备的棒花状微米结构氧化锌的扫描电镜图。
图7是本发明实施例7制备的梭状微米结构氧化锌的扫描电镜图。
图8是本发明实施例8制备的片花状微米结构氧化锌的扫描电镜图。
具体实施方式
实施例1
将硝酸锌溶液与柠檬酸溶液以摩尔比为n（硝酸锌）：n（柠檬酸）= 1:1 的比例混合，在60℃温度下加热搅拌至溶胶状态，90℃温度下干燥至凝胶状态；将氢氧化钠溶液滴加至凝胶中，调节溶液的pH值至13；将此悬浊液移入水热反应釜中，在110℃温度下反应20h，将沉淀过滤，洗涤，90℃温度下干燥，即得到棒状微米结构的氧化锌。
实施例2
将硝酸锌溶液与柠檬酸溶液以摩尔比为n（硝酸锌）：n（柠檬酸）= 1:2 的比例混合，在70℃温度下加热搅拌至溶胶状态，90℃温度下干燥至凝胶状态；将氢氧化钠溶液滴加至凝胶中，调节溶液的pH值至12；将此悬浊液移入水热反应釜中，在120℃温度下反应12h，将沉淀过滤，洗涤，100℃温度下干燥，即得到六棱柱状微米结构的氧化锌。
实施例3
将硫酸锌溶液与柠檬酸溶液以摩尔比为n（硫酸锌）：n（柠檬酸）= 1:2 的比例混合，在80℃温度下加热搅拌至溶胶状态，110℃温度下干燥至凝胶状态；将氢氧化钠溶液滴加至凝胶中，调节溶液的pH值至13；将此悬浊液移入水热反应釜中，在100℃温度下反应15h，将沉淀过滤，洗涤，100℃温度下干燥，即得到球状的微米结构氧化锌。 
实施例4
将醋酸锌溶液与柠檬酸溶液以摩尔比为n（醋酸锌）：n（柠檬酸）= 1:2 的比例混合，在90℃温度下加热搅拌至溶胶状态，120℃温度下干燥至凝胶状态；将氢氧化钠溶液滴加至凝胶中，调节溶液的pH值至14；将此悬浊液移入水热反应釜中，在90℃温度下反应20h，将沉淀过滤，洗涤，90℃温度下干燥，得到片花状的微米结构氧化锌。
实施例5
将氯化锌溶液与柠檬酸溶液以摩尔比为n（氯化锌）：n（柠檬酸）= 1:2 的比例混合，在90℃温度下加热搅拌至溶胶状态，120℃温度下干燥至凝胶状态；将氢氧化钠溶液滴加至凝胶中，调节溶液的pH值至14；将此悬浊液移入水热反应釜中，在150℃温度下反应4h，将沉淀过滤，洗涤，120℃温度下干燥，即得到片花状的微米结构氧化锌。
实施例6
将硝酸锌溶液与柠檬酸溶液以摩尔比为n（硝酸锌）：n（柠檬酸）= 1:3 的比例混合，在80℃温度下加热搅拌至溶胶状态，100℃温度下干燥至凝胶状态；将氢氧化钠溶液滴加至凝胶中，调节溶液的pH值至13；将此悬浊液移入水热反应釜中，在130℃温度下反应16h，将沉淀过滤，洗涤，120℃温度下干燥，得到棒花状的微米结构氧化锌。
实施例7
将硝酸锌溶液与柠檬酸溶液以摩尔比为n（硝酸锌）：n（柠檬酸）= 1:4 的比例混合，在90℃温度下加热搅拌至溶胶状态，120℃温度下干燥至凝胶状态；将氢氧化钠溶液滴加至凝胶中，调节溶液的pH值至13；将此悬浊液移入水热反应釜中，在120℃温度下反应20h，将沉淀过滤，洗涤，90℃温度下干燥，得到梭状的微米结构氧化锌。
实施例8
将硫酸锌溶液与柠檬酸溶液以摩尔比为n（硫酸锌）：n（柠檬酸）= 1:5 的比例混合，在80℃温度下加热搅拌至溶胶状态，100℃温度下干燥至凝胶状态；将氢氧化钠溶液滴加至凝胶中，调节溶液的pH值至13；将此悬浊液移入水热反应釜中，在120℃温度下反应15h，将沉淀过滤，洗涤，100℃温度下干燥，得到片花状的微米结构氧化锌。

Claims (9)

1.一种溶胶-凝胶辅助水热法制备不同微观形貌氧化锌的方法，其特征在于步骤如下：（1）溶胶-凝胶过程：将锌盐溶液与柠檬酸溶液以摩尔比为n（锌盐）：n（柠檬酸）= 1:1~1:5 的比例混合，在60~90℃温度下加热搅拌至溶胶状态，90~120℃温度下干燥至凝胶状态；（2）调节溶液pH值：将氢氧化钠溶液滴加至凝胶中，调节溶液的pH 值至12~14；（3）水热过程：将上述pH值的悬浊液移到水热反应釜中，在90~150℃温度下反应4~20h；（4）将沉淀过滤，洗涤，90~120℃温度下干燥，即可得到不同微观形貌的氧化锌产品，所述的锌盐溶液为氯化锌溶液、硫酸锌溶液、醋酸锌溶液或硝酸锌溶液。
2.根据权利要求1所述的溶胶-凝胶辅助水热法制备不同微观形貌氧化锌的方法，其特征在于步骤如下：硝酸锌溶液与柠檬酸溶液以摩尔比为n（硝酸锌）：n（柠檬酸）= 1:1 的比例混合，在60℃温度下加热搅拌至溶胶状态，90℃温度下干燥至凝胶状态；将氢氧化钠溶液滴加至凝胶中，调节溶液的pH值至13；将此悬浊液移入水热反应釜中，在110℃温度下反应20h，将沉淀过滤，洗涤，90℃温度下干燥，即得到棒状微米结构的氧化锌。
3.根据权利要求1所述的溶胶-凝胶辅助水热法制备不同微观形貌氧化锌的方法，其特征在于步骤如下：硝酸锌溶液与柠檬酸溶液以摩尔比为n（硝酸锌）：n（柠檬酸）= 1:2 的比例混合，在70℃温度下加热搅拌至溶胶状态，90℃温度下干燥至凝胶状态；将氢氧化钠溶液滴加至凝胶中，调节溶液的pH值至12；将此悬浊液移入水热反应釜中，在120℃温度下反应12h，将沉淀过滤，洗涤，100℃温度下干燥，即得到六棱柱状微米结构的氧化锌。
4.根据权利要求1所述的溶胶-凝胶辅助水热法制备不同微观形貌氧化锌的方法，其特征在于步骤如下：硫酸锌溶液与柠檬酸溶液以摩尔比为n（硫酸锌）：n（柠檬酸）= 1:2 的比例混合，在80℃温度下加热搅拌至溶胶状态，110℃温度下干燥至凝胶状态；将氢氧化钠溶液滴加至凝胶中，调节溶液的pH值至13；将此悬浊液移入水热反应釜中，在100℃温度下反应15h，将沉淀过滤，洗涤，100℃温度下干燥，即得到球状的微米结构氧化锌。
5.根据权利要求1所述的溶胶-凝胶辅助水热法制备不同微观形貌氧化锌的方法，其特征在于步骤如下：醋酸锌溶液与柠檬酸溶液以摩尔比为n（醋酸锌）：n（柠檬酸）= 1:2 的比例混合，在90℃温度下加热搅拌至溶胶状态，120℃温度下干燥至凝胶状态；将氢氧化钠溶液滴加至凝胶中，调节溶液的pH值至14；将此悬浊液移入水热反应釜中，在90℃温度下反应20h，将沉淀过滤，洗涤，90℃温度下干燥，得到片花状的微米结构氧化锌。
6.根据权利要求1所述的溶胶-凝胶辅助水热法制备不同微观形貌氧化锌的方法，其特征在于步骤如下：氯化锌溶液与柠檬酸溶液以摩尔比为n（氯化锌）：n（柠檬酸）= 1:2 的比例混合，在90℃温度下加热搅拌至溶胶状态，120℃温度下干燥至凝胶状态；将氢氧化钠溶液滴加至凝胶中，调节溶液的pH值至14；将此悬浊液移入水热反应釜中，在150℃温度下反应4h，将沉淀过滤，洗涤，120℃温度下干燥，即得到片花状的微米结构氧化锌。
7.根据权利要求1所述的溶胶-凝胶辅助水热法制备不同微观形貌氧化锌的方法，其特征在于步骤如下：硝酸锌溶液与柠檬酸溶液以摩尔比为n（硝酸锌）：n（柠檬酸）= 1:3 的比例混合，在80℃温度下加热搅拌至溶胶状态，100℃温度下干燥至凝胶状态；将氢氧化钠溶液滴加至凝胶中，调节溶液的pH值至13；将此悬浊液移入水热反应釜中，在130℃温度下反应16h，将沉淀过滤，洗涤，120℃温度下干燥，得到棒花状的微米结构氧化锌。
8.根据权利要求1所述的溶胶-凝胶辅助水热法制备不同微观形貌氧化锌的方法，其特征在于步骤如下：硝酸锌溶液与柠檬酸溶液以摩尔比为n（硝酸锌）：n（柠檬酸）= 1:4 的比例混合，在90℃温度下加热搅拌至溶胶状态，120℃温度下干燥至凝胶状态；将氢氧化钠溶液滴加至凝胶中，调节溶液的pH值至13；将此悬浊液移入水热反应釜中，在120℃温度下反应20h，将沉淀过滤，洗涤，90℃温度下干燥，得到梭状的微米结构氧化锌。
9.根据权利要求1所述的溶胶-凝胶辅助水热法制备不同微观形貌氧化锌的方法，其特征在于步骤如下：硫酸锌溶液与柠檬酸溶液以摩尔比为n（硫酸锌）：n（柠檬酸）= 1:5 的比例混合，在80℃温度下加热搅拌至溶胶状态，100℃温度下干燥至凝胶状态；将氢氧化钠溶液滴加至凝胶中，调节溶液的pH值至13；将此悬浊液移入水热反应釜中，在120℃温度下反应15h，将沉淀过滤，洗涤，100℃温度下干燥，得到片花状的微米结构氧化锌。
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