CN103395826B - 铝掺杂氧化锌纳米粉体的制备方法 - Google Patents
铝掺杂氧化锌纳米粉体的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开一种铝掺杂氧化锌纳米粉体的制备方法。该方法的工艺过程为首先合成出硝酸锌-尿素白色溶胶微乳液。静置后过滤，滤液中加入硝酸铝形成硝酸锌铝混合液。配置碳酸钠溶液，与硝酸锌铝溶液双滴入聚乙烯醇水溶液中，合成白色沉淀前驱体。静置过滤，滤饼经去离子水淋洗、干燥、研磨过筛、煅烧后得到铝掺杂氧化锌纳米粉体。该方法得到的铝掺杂氧化锌纳米粉体分散性好，团聚少，粉体粒径在5-30nm之间，粒径分布范围窄，形貌为球形或类球形。该方法工艺简单，成本低，反应周期短，产率高，反应过程易于控制，便于大规模生产；与传统方法相比该方法生产的粉体中不含影响粉体性能的氯离子，且该方法无需乙醇洗涤，无需碱液中和。
Description
技术领域
本发明属于纳米材料领域。涉及制备一种具有气敏性能和光电性能的氧化锌及铝掺杂氧化锌纳米材料。更具体地说是涉及制备一种可用于气体传感器、透明导电电极、催化剂及催化剂载体等领域的氧化锌及铝掺杂氧化锌纳米粉体材料。
背景技术
氧化锌及铝掺杂氧化锌是一种重要的气敏材料、透明导电电极材料和催化剂及催化剂载体材料。近年来，氧化锌及铝掺杂氧化锌纳米粉体的制备越来越引起人们的极大关注。这主要是因为粉体的粒径越小，粉体的比表面积就会越大，从而使得利用该粉体所制备的器件性能越好。例如，气体传感器的灵敏度随氧化锌及铝掺杂氧化锌粉体粒径的减小而增加；氧化锌及铝掺杂氧化锌作为催化剂的催化性也随粉体粒径的减小而增加；用纳米尺寸的氧化锌及铝掺杂氧化锌代替微米或亚微米尺寸的铝掺杂氧化锌烧结靶材时，可以降低靶材的烧结温度。
制备氧化锌纳米粉体的方法有高濂等人(中国发明专利,公开号：CN1460643A)提出的以硝酸锌和碳酸铵或碳酸氢铵为原料的直接沉淀合成法；祖庸等人(中国发明专利,公开号：CN1192991A)提出的以硝酸锌和尿素为原料的均匀沉淀法；章建辉等人(中国发明专利,公开号：CN101186330A)提出的以硝酸锌醇溶液和聚乙烯吡咯烷酮为原料的有机溶液合成法；斯琴高娃等人(内蒙古师范大学学报,2006,35(1):p70-73)提出的以氯化锌和碳酸铵为原料的直接沉淀合成法；袁明亮等人(中国粉体技术,2002,8(5):p14-17)提出的以硝酸锌、氨水为原料的氨水沉淀法合成法；Eiji Hosono等人(Journal of Sol-Gel Science and Technology29,71–79,2004)提出的以醋酸锌和非基础溶液(甲醇、乙醇、异丙醇)为原料的非基础溶液合成法等等；制备铝掺杂氧化锌纳米粉体的制备方法有黄芸等人(功能材料,2009,40(3):p494-497)提出的以醋酸锌、硝酸铝、柠檬酸为原料的溶胶凝胶燃烧合成法；吴建青等人(华南理工大学学报,2007,35(5):p100-104)提出的以氧化锌和氧化铝为原料的固相合成法；娄霞等人(功能材料，2008,39(4):p667-669)提出的以硝酸锌、硝酸铝、尿素为原料的均匀沉淀合成法；Nie Dengpan等人(Science in China Series B:Chemistry,2008,51(9):p823-828)提出的以硫酸锌和硫酸铝为原料的共沉淀合成法；Wei Shao等人(Journal of University of Science and Technology Beijing,2006,13(4)p346-349)提出的以硝酸锌、硝酸铝为原料的共沉淀合成法;Yoshinobu Fujishiro等人(J.Am.Ceram.Soc.,2003,86(12)p2063-2066)提出的以硝酸锌、硝酸铝为原料的共沉淀-喷雾合成法等等。
上述各种方法均存在一些不足之处，如若以氯盐为原料则存在氯离子洗涤困难、残留在粉体中的氯离子会腐蚀器件以及进而阻碍靶材的致密化等问题；若以溶胶凝胶法或非基础溶液法则存在有机物浪费严重，成本高并且团聚严重等问题；若以水热或醇热法则存在设备昂贵，产量低，不易工业化生产等困难；若以固相合成法则存在粉体纯度低，颗粒粒径分布范围宽等缺陷；其他一些方法也都存在使用有机试剂，需大量碱液中和，需大量乙醇洗涤等问题。目前，寻求一种简单高效、低成本、易工业化生产、粉体纯度高、粒径小且分布范围窄的新工艺成为亟待解决的难题。
发明内容
本发明的目的是制备一种无氯氧化锌及铝掺杂氧化锌纳米粒子。该纳米粒子具有纯度高、分散性好、粒径小且分布范围窄等特点。
该发明的具体实施过程为：在一定的摩尔比下，将硝酸锌和一定浓度的尿素混合，通过控制反应温度和反应时间合成出白色溶胶微乳液前驱体。将此前驱体静置后过滤，滤饼待用，滤液中加入一定摩尔量的硝酸铝形成硝酸锌铝混合液。配置一定浓度的碳酸钠溶液，与硝酸锌铝溶液同时滴入去离子水-聚乙烯醇混合溶液中，通过控制反应温度、反应时间和pH值合成出白色沉淀前驱体。将此前驱体静置后过滤，滤饼经去离子水淋洗、干燥、研磨过筛、煅烧后即得到淡黄绿色至白色铝掺杂氧化锌纳米粉体。前驱体静置后过滤，所得滤饼经淋洗、干燥、研磨过筛、煅烧后即得到淡黄绿色至白色铝掺杂氧化锌纳米粉体。
本发明涉及的具体的反应步骤为：
所述铝掺杂氧化锌纳米粉体的制备方法，其包括以下步骤：
（1）前驱体的制备：配制硝酸锌-尿素水溶液，在搅拌条件下，于50-100℃下反应0.05-4小时；静置后过滤，分别获得滤液和滤饼；其中，所述硝酸锌-尿素水溶液中硝酸锌的浓度为0.05-5mol/L，尿素与硝酸锌的摩尔比为0.05-1:1；
（2）取步骤（1）获得的滤液中加入0.2～2mol/L的硝酸铝水溶液，制得硝酸锌铝混合液；
其中：硝酸铝与硝酸锌的摩尔比为0.005-0.05:1；
（3）同时将步骤（2）制得的硝酸锌铝混合液和0.05-5mol/L的碳酸钠水溶液双滴加入3-30g/L的聚乙烯醇水溶液中，控制反应温度为50-100℃、反应0.04-4小时、控制pH值为7-14，反应完毕，静置后过滤获得滤饼；
其中：硝酸锌、碳酸钠与聚乙烯醇的比例为1mol:0.5-1mol:100-400mg；
（4）将步骤（3）制得的滤饼经过淋洗、干燥、研磨、过筛后，于250-900℃煅烧0.5-4小时，即得终产物铝掺杂氧化锌纳米粉体。
对于上文所述的铝掺杂氧化锌纳米粉体的制备方法的技术方案中，优选的情况下，步骤（1）所述硝酸锌-尿素水溶液中硝酸锌的浓度为0.25-0.5mol/L，所述的尿素与硝酸锌的摩尔比为0.4-0.6:1。
对于上文所述的铝掺杂氧化锌纳米粉体的制备方法的技术方案中，优选的情况下，步骤（1）所述前驱体的制备中反应温度为85-100℃，反应时间为2小时。
对于上文所述的铝掺杂氧化锌纳米粉体的制备方法的技术方案中，优选的情况下，步骤（2）所述硝酸铝水溶液的浓度为0.5-1mol/L。
对于上文所述的铝掺杂氧化锌纳米粉体的制备方法的技术方案中，优选的情况下，步骤（2）所述硝酸铝与硝酸锌的摩尔比为0.01-0.02:1。
对于上文所述的铝掺杂氧化锌纳米粉体的制备方法的技术方案中，优选的情况下，步骤（3）所述碳酸钠水溶液浓度为0.5-1mol/L，聚乙烯醇水溶液的浓度为5-15g/L。
对于上文所述的铝掺杂氧化锌纳米粉体的制备方法的技术方案中，优选的情况下，步骤（3）所述硝酸锌、碳酸钠与聚乙烯醇的比例为1mol:0.65-0.85mol:200-300mg
对于上文所述的铝掺杂氧化锌纳米粉体的制备方法的技术方案中，优选的情况下，步骤（3）所述反应温度为65-75℃、反应时间为1-2小时和控制pH值为8-10。
对于上文所述的铝掺杂氧化锌纳米粉体的制备方法的技术方案中，优选的情况下，步骤（4）所述的淋洗干燥条件为：滤饼经去离子水淋洗3-5遍后于50-150℃下干燥0.5-5小时。
对于上文所述的铝掺杂氧化锌纳米粉体的制备方法的技术方案中，优选的情况下，步骤（1）或（3）所述的静置时间为0.05-48小时。
对于上文所述的铝掺杂氧化锌纳米粉体的制备方法的技术方案中，优选的情况下，其步骤（4）所述的过筛为过200目筛。
本发明涉及的另一方面在于：保护一种氧化锌及铝掺杂氧化锌纳米粉体的制备方法，其包括以下步骤：
（一）按照上文所述方法中步骤（1）～（4）制备终产物铝掺杂氧化锌纳米粉体；
（二）将上文所述方法中步骤（1）获得的滤饼，经去离子水淋洗3-5遍后，于50-150℃下干燥0.5-5小时，再经研磨过200目筛、250-900℃煅烧0.5-4小时后即得到氧化锌纳米粉体。
利于上文所述的方法制备的氧化锌及铝掺杂氧化锌纳米粉体的粒径均为5-30nm。
本发明的工艺机理为：
a.将一定浓度的硝酸锌和一定质量的尿素的去离子水溶液置于反应器中，在一定的温度下剧烈搅拌一定时间后再静置一段时间。其中硝酸锌和尿素发生均匀共沉淀反应，通过控制反应时间、反应温度和两种物质的摩尔比，使得滤液中硝酸锌有大量剩余，产生的氢氧化锌沉淀颗粒细小，经过过滤后的滤饼制备成为氧化锌，而滤液中仍然含有极少量氢氧化锌细微粒子，可以作为晶种使用。
b.将滤液中加入硝酸铝形成硝酸锌铝混合溶液，与配置的碳酸钠溶液发生共沉淀反应，由于硝酸锌铝溶液中含有极少量氢氧化锌超细粒子晶种，根据沉淀原理，形成的碱式碳酸锌将优先以氢氧化锌超细粒子为成核剂，并在成核剂的诱导下形成沉淀，由于成核剂的存在，形成的铝掺杂氧化锌前驱体成核方式发生了根本变化，成核驱动力减小，成核速率降低，导致粉体团聚度和粒径大大降低，将静置后的沉淀前驱体过滤，滤液为硝酸钠溶液，回收利用。
c.将过滤后的胶体沉淀用去离子水淋洗3-5次，去除沉淀中的钠离子和硝酸根离子。
d.将洗涤后的胶体沉淀在50-150℃干燥，保温时间为0.5-5小时，去除沉淀中的水分子；
e.将干燥后得到的干燥粉体前驱体研磨，过筛，使粉体粒径分布均匀，再经过250-900℃煅烧，前驱体脱除二氧化碳，结晶，得到铝掺杂氧化锌纳米粉体。
本发明的有益效果：
a.通过该方法可一批次同时制备成功氧化锌及铝掺杂氧化锌纳米粉体，得到的氧化锌及铝掺杂氧化锌粉体纯度高、分散性好，团聚少，粒径在5-30nm之间，粒径分布范围窄，形貌为球形或类球形。
b.工艺简单，成本低，反应周期短，产率高，反应过程易于控制，便于大规模工业化生产；
c.不含影响粉体性能的氯离子，且该方法无需乙醇洗涤，无需碱液中和。
附图说明
图1实施例1中450℃煅烧2小时得到的氧化锌(a)及铝掺杂氧化锌(b)纳米粉体的X射线衍射图谱，所有衍射峰均为六方纤锌矿氧化锌的衍射峰，铝替换锌的位置形成了固溶体。
图2实施例1中450℃煅烧2小时获得的氧化锌(a)和铝掺杂氧化锌(b)纳米粉体的TEM照片，粉体呈球形或者椭球形，分散性很好，团聚极少。
具体实施方式
下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
实施例1
称取六水硝酸锌29.749g(0.1mol),尿素3g(0.05mol)，用去离子水配置成500ml的硝酸锌-尿素溶液，将此混合溶液置于烧杯中，利用磁力搅拌器加热至95℃下搅拌1小时得到白色溶胶微乳液前驱体，将此前驱体静置24小时后过滤。过滤得到的滤液含有微量氢氧化锌超细粒子，向滤液待用，将滤饼再以去离子水淋洗5遍后放置到干燥箱中于100摄氏度下干燥5小时，待干燥后的前驱体冷至室温后研磨并过200目筛。最后将过筛得到的前驱体于450摄氏度煅烧2小时后即得到白色氧化锌纳米粉体。将含有微量氢氧化锌的硝酸锌滤液中加入5ml硝酸铝溶液，其中硝酸铝质量为0.563g(0.0015mol)，另外称量6g碳酸钠粉体，配置成300ml碳酸钠水溶液。称量20mg聚乙烯醇，配置成200ml聚乙烯醇水溶液。同时将硝酸锌铝混合溶液和碳酸钠溶液双滴加入聚乙烯醇水溶液中，控制反应温度为65℃，反应时间2小时，pH值为7，逐渐得到白色沉淀前驱体，将此前驱体静置24小时后过滤。过滤得到的滤液为硝酸钠，回收再用，将滤饼再以去离子水淋洗5遍后放置到干燥箱中于100℃下干燥5小时，待干燥后的前驱体冷至室温后研磨并过200目筛。最后将过筛得到的前驱体于450℃煅烧2小时后即得到淡黄色铝掺杂氧化锌纳米粉体。
将滤饼再以去离子水淋洗5遍后放置到干燥箱中于100℃下干燥5小时，待干燥后的前驱体冷至室温后研磨并过200目筛。最后将过筛得到的前驱体于450℃煅烧2小时后即得到白色氧化锌纳米粉体。
图1a为450℃煅烧所制得的氧化锌粉体的X射线衍射图。图1b为450℃煅烧所制得的铝掺杂氧化锌粉体的X射线衍射图。结果表明，粉体为六方纤锌矿氧化锌结构，且粉体中没有其他杂质存在，铝取代了锌的位置形成了固溶体。
图2a为450℃煅烧所制得的氧化锌粉体的TEM电镜照片。图2b为450℃煅烧所制得的铝掺杂氧化锌粉体的TEM电镜照片。结果表明，450℃得到的氧化锌及铝掺杂氧化锌粉体的粒径在5-20nm以内，且形貌为球形或者类球形，分散性较好。
实施例2
称取六水硝酸锌29.749g(0.1mol),尿素1.5g(0.025mol)，用去离子水配置成250ml的硝酸锌-尿素溶液，将此混合溶液置于烧杯中，利用磁力搅拌器加热至90℃下搅拌2小时得到白色溶胶微乳液前驱体，将此前驱体静置12小时后过滤。过滤得到的滤液含有微量氢氧化锌超细粒子，向滤液中加入5ml硝酸铝溶液，其中硝酸铝质量为0.375g(0.001mol)，另外称量6g碳酸钠粉体，配置成300ml碳酸钠水溶液。称量30mg聚乙烯醇，配置成200ml聚乙烯醇水溶液。同时将硝酸锌铝混合溶液和碳酸钠溶液双滴加入聚乙烯醇水溶液中，控制反应温度为50℃，反应时间4小时，pH值为9，逐渐得到白色沉淀前驱体，将此前驱体静置24小时后过滤。过滤得到的滤液为硝酸钠，回收再用，将滤饼再以去离子水淋洗5遍后放置到干燥箱中于120℃下干燥3小时，待干燥后的前驱体冷至室温后研磨并过200目筛。最后将过筛得到的前驱体于350℃煅烧2小时后即得到淡黄色铝掺杂氧化锌纳米粉体。
将滤饼再以去离子水淋洗3遍后放置到干燥箱中于120℃下干燥3小时，待干燥后的前驱体冷至室温后研磨并过200目筛。最后将过筛得到的前驱体于350℃煅烧2小时后即得到白色氧化锌纳米粉体。
实施例3
称取六水硝酸锌29.749g(0.1mol),尿素0.3g(0.005mol)，用去离子水配置成2000ml的硝酸锌-尿素溶液，将此混合溶液置于烧杯中，利用磁力搅拌器加热至50℃下搅拌1小时得到白色溶胶微乳液前驱体，将此前驱体静置48小时后过滤。过滤得到的滤液含有微量氢氧化锌超细粒子，向滤液中加入5ml硝酸铝溶液，其中硝酸铝质量为1.875g(0.005mol)，另外称量6g碳酸钠粉体，配置成300ml碳酸钠水溶液。称量20mg聚乙烯醇，配置成200ml聚乙烯醇水溶液。同时将硝酸锌铝混合溶液和碳酸钠溶液双滴加入聚乙烯醇水溶液中，控制反应温度为85℃，反应时间0.5小时，pH值为11，逐渐得到白色沉淀前驱体，将此前驱体静置24小时后过滤。过滤得到的滤液为硝酸钠，回收再用，将滤饼再以去离子水淋洗5遍后放置到干燥箱中于100℃下干燥5小时，待干燥后的前驱体冷至室温后研磨并过200目筛。最后将过筛得到的前驱体于900℃煅烧2小时后即得到白色铝掺杂氧化锌纳米粉体。
将滤饼再以去离子水淋洗5遍后放置到干燥箱中于100℃下干燥5小时，待干燥后的前驱体冷至室温后研磨并过200目筛。最后将过筛得到的前驱体于900℃煅烧2小时后即得到白色氧化锌纳米粉体。
实施例4
称取六水硝酸锌29.749g(0.1mol),尿素6g(0.1mol)，用去离子水配置成50ml的硝酸锌-尿素溶液，将此混合溶液置于烧杯中，利用磁力搅拌器加热至85℃下搅拌0.1小时得到白色溶胶微乳液前驱体，将此前驱体静置48小时后过滤。过滤得到的滤液含有微量氢氧化锌超细粒子，向滤液中加入5ml硝酸铝溶液，其中硝酸铝质量为0.563g(0.0015mol)，另外称量6g碳酸钠粉体，配置成300ml碳酸钠水溶液。称量20mg聚乙烯醇，配置成200ml聚乙烯醇水溶液。同时将硝酸锌铝混合溶液和碳酸钠溶液双滴加入聚乙烯醇水溶液中，控制反应温度为100℃，反应时间0.04小时，pH值为14，逐渐得到白色沉淀前驱体，将此前驱体静置24小时后过滤。过滤得到的滤液为硝酸钠，回收再用，将滤饼再以去离子水淋洗5遍后放置到干燥箱中于100℃下干燥5小时，待干燥后的前驱体冷至室温后研磨并过200目筛。最后将过筛得到的前驱体于250℃煅烧2小时后即得到淡黄色铝掺杂氧化锌纳米粉体。
实施例5
称取六水硝酸锌29.749g(0.1mol),尿素3g(0.05mol)，用去离子水配置成20ml的硝酸锌-尿素溶液，将此混合溶液置于烧杯中，利用磁力搅拌器加热至75℃下搅拌0.05小时得到白色溶胶微乳液前驱体，将此前驱体静置12小时后过滤。过滤得到的滤液含有微量氢氧化锌超细粒子，向滤液中加入5ml硝酸铝溶液，其中硝酸铝质量为1.126g(0.003mol)，另外称量4.5g碳酸钠粉体，配置成300ml碳酸钠水溶液。称量10mg聚乙烯醇，配置成200ml聚乙烯醇水溶液。同时将硝酸锌铝混合溶液和碳酸钠溶液双滴加入聚乙烯醇水溶液中，控制反应温度为75℃，反应时间1小时，pH值为9，逐渐得到白色沉淀前驱体，将此前驱体静置24小时后过滤。过滤得到的滤液为硝酸钠，回收再用，将滤饼再以去离子水淋洗5遍后放置到干燥箱中于100℃下干燥5小时，待干燥后的前驱体冷至室温后研磨并过200目筛。最后将过筛得到的前驱体于450℃煅烧2小时后即得到淡黄色铝掺杂氧化锌纳米粉体。
将滤饼再以去离子水淋洗4遍后放置到干燥箱中于150℃下干燥1小时，待干燥后的前驱体冷至室温后研磨并过200目筛。最后将过筛得到的前驱体于600℃煅烧2小时后即得到白色氧化锌纳米粉体。
实施例6
称取六水硝酸锌29.749g(0.1mol),尿素4.5g(0.075mol)，用去离子水配置成300ml的硝酸锌-尿素溶液，将此混合溶液置于烧杯中，利用磁力搅拌器加热至95℃下搅拌1小时得到白色溶胶微乳液前驱体，将此前驱体静置36小时后过滤。过滤得到的滤液含有微量氢氧化锌超细粒子，向滤液中加入5ml硝酸铝溶液，其中硝酸铝质量为0.75g(0.002mol)，另外称量4.5g碳酸钠粉体，配置成300ml碳酸钠水溶液。称量30mg聚乙烯醇，配置成200ml聚乙烯醇水溶液。同时将硝酸锌铝混合溶液和碳酸钠溶液双滴加入聚乙烯醇水溶液中，控制反应温度为65℃，反应时间1小时，pH值为8，逐渐得到白色沉淀前驱体，将此前驱体静置36小时后过滤。过滤得到的滤液为硝酸钠，回收再用，将滤饼再以去离子水淋洗4遍后放置到干燥箱中于75℃下干燥15小时，待干燥后的前驱体冷至室温后研磨并过200目筛。最后将过筛得到的前驱体于700℃煅烧2小时后即得到白色铝掺杂氧化锌纳米粉体。
将滤饼再以去离子水淋洗5遍后放置到干燥箱中于100℃下干燥5小时，待干燥后的前驱体冷至室温后研磨并过200目筛。最后将过筛得到的前驱体于250℃煅烧2小时后即得到白色氧化锌纳米粉体。
实施例7
称取六水硝酸锌29.749g(0.1mol),尿素0.6g(0.01mol)，用去离子水配置成1000ml的硝酸锌-尿素溶液，将此混合溶液置于烧杯中，利用磁力搅拌器加热至95℃下搅拌4小时得到白色溶胶微乳液前驱体，将此前驱体静置6小时后过滤。过滤得到的滤液含有微量氢氧化锌超细粒子，向滤液中加入5ml硝酸铝溶液，其中硝酸铝质量为0.563g(0.0015mol)，另外称量6g碳酸钠粉体，配置成300ml碳酸钠水溶液。称量40mg聚乙烯醇，配置成200ml聚乙烯醇水溶液。同时将硝酸锌铝混合溶液和碳酸钠溶液双滴加入聚乙烯醇水溶液中，控制反应温度为55℃，反应时间2小时，pH值为10，逐渐得到白色沉淀前驱体，将此前驱体静置48小时后过滤。过滤得到的滤液为硝酸钠，回收再用，将滤饼再以去离子水淋洗5遍后放置到干燥箱中于100℃下干燥5小时，待干燥后的前驱体冷至室温后研磨并过200目筛。最后将过筛得到的前驱体于350℃煅烧2小时后即得到淡黄色铝掺杂氧化锌纳米粉体。
将滤饼再以去离子水淋洗5遍后放置到干燥箱中于100℃下干燥5小时，待干燥后的前驱体冷至室温后研磨并过200目筛。最后将过筛得到的前驱体于350℃煅烧2小时后即得到白色氧化锌纳米粉体。
实施例8
称取六水硝酸锌29.749g(0.1mol),尿素3g(0.05mol)，用去离子水配置成250ml的硝酸锌-尿素溶液，将此混合溶液置于烧杯中，利用磁力搅拌器加热至95℃下搅拌1小时得到白色溶胶微乳液前驱体，将此前驱体静置24小时后过滤。过滤得到的滤液含有微量氢氧化锌超细粒子，向滤液中加入5ml硝酸铝溶液，其中硝酸铝质量为0.1875g(0.0005mol)，另外称量4.5g碳酸钠粉体，配置成300ml碳酸钠水溶液。称量20mg聚乙烯醇，配置成200ml聚乙烯醇水溶液。同时将硝酸锌铝混合溶液和碳酸钠溶液双滴加入聚乙烯醇水溶液中，控制反应温度为85℃，反应时间1小时，pH值为11，逐渐得到白色沉淀前驱体，将此前驱体静置24小时后过滤。过滤得到的滤液为硝酸钠，回收再用，将滤饼再以去离子水淋洗5遍后放置到干燥箱中于100℃下干燥5小时，待干燥后的前驱体冷至室温后研磨并过200目筛。最后将过筛得到的前驱体于900℃煅烧2小时后即得到白色铝掺杂氧化锌纳米粉体。
将滤饼再以去离子水淋洗5遍后放置到干燥箱中于100℃下干燥5小时，待干燥后的前驱体冷至室温后研磨并过200目筛。最后将过筛得到的前驱体于450℃煅烧2小时后即得到白色氧化锌纳米粉体。
实施例9
称取六水硝酸锌29.749g(0.1mol),尿素6g(0.1mol)，用去离子水配置成1500ml的硝酸锌-尿素溶液，将此混合溶液置于烧杯中，利用磁力搅拌器加热至100℃下搅拌0.05小时得到白色溶胶微乳液前驱体，将此前驱体静置24小时后过滤。过滤得到的滤液含有微量氢氧化锌超细粒子，向滤液中加入5ml硝酸铝溶液，其中硝酸铝质量为0.563g(0.0015mol)，另外称量3g碳酸钠粉体，配置成300ml碳酸钠水溶液。称量20mg聚乙烯醇，配置成200ml聚乙烯醇水溶液。同时将硝酸锌铝混合溶液和碳酸钠溶液双滴加入聚乙烯醇水溶液中，控制反应温度为65℃，反应时间4小时，pH值为9，逐渐得到白色沉淀前驱体，将此前驱体静置36小时后过滤。过滤得到的滤液为硝酸钠，回收再用，将滤饼再以去离子水淋洗5遍后放置到干燥箱中于100℃下干燥5小时，待干燥后的前驱体冷至室温后研磨并过200目筛。最后将过筛得到的前驱体于750℃煅烧2小时后即得到白色铝掺杂氧化锌纳米粉体。
将滤饼再以去离子水淋洗5遍后放置到干燥箱中于100℃下干燥5小时，待干燥后的前驱体冷至室温后研磨并过200目筛。最后将过筛得到的前驱体于600℃煅烧2小时后即得到白色氧化锌纳米粉体。
实施例10
称取六水硝酸锌29.749g(0.1mol),尿素1.5g(0.025mol)，用去离子水配置成100ml的硝酸锌-尿素溶液，将此混合溶液置于烧杯中，利用磁力搅拌器加热至95℃下搅拌4小时得到白色溶胶微乳液前驱体，将此前驱体静置0.5小时后过滤。过滤得到的滤液含有微量氢氧化锌超细粒子，向滤液中加入5ml硝酸铝溶液，其中硝酸铝质量为0.375g(0.001mol)，另外称量4.5g碳酸钠粉体，配置成300ml碳酸钠水溶液。称量30mg聚乙烯醇，配置成200ml聚乙烯醇水溶液。同时将硝酸锌铝混合溶液和碳酸钠溶液双滴加入聚乙烯醇水溶液中，控制反应温度为50℃，反应时间2小时，pH值为7，逐渐得到白色沉淀前驱体，将此前驱体静置12小时后过滤。过滤得到的滤液为硝酸钠，回收再用，将滤饼再以去离子水淋洗3遍后放置到干燥箱中于150℃下干燥3小时，待干燥后的前驱体冷至室温后研磨并过200目筛。最后将过筛得到的前驱体于750℃煅烧2小时后即得到白色铝掺杂氧化锌纳米粉体。
将滤饼再以去离子水淋洗5遍后放置到干燥箱中于150℃下干燥0.5小时，待干燥后的前驱体冷至室温后研磨并过200目筛。最后将过筛得到的前驱体于550℃煅烧2小时后即得到白色氧化锌纳米粉体。
Claims (9)
1.铝掺杂氧化锌纳米粉体的制备方法，其特征在于制备方法包括以下步骤：
（1）前驱体的制备：配制硝酸锌-尿素水溶液，在搅拌条件下，于50-100℃下反应0.05-4小时；静置后过滤，分别获得滤液和滤饼；其中，所述硝酸锌-尿素水溶液中硝酸锌的浓度为0.05-5mol/L，尿素与硝酸锌的摩尔比为0.05-1:1；
（2）取步骤（1）获得的滤液中加入0.2~2mol/L的硝酸铝水溶液，制得硝酸锌铝混合液；
其中：硝酸铝与硝酸锌的摩尔比为0.005-0.05:1；
（3）同时将步骤（2）制得的硝酸锌铝混合液和0.05-5mol/L的碳酸钠水溶液双滴加入3-30g/L的聚乙烯醇水溶液中，控制反应温度为50-100℃、反应0.04-4小时、控制pH值为7-14，反应完毕，静置后过滤获得滤饼；
其中：硝酸锌、碳酸钠与聚乙烯醇的比例为1mol:0.5-1mol:100-400mg；
（4）将步骤（3）制得的滤饼经过淋洗、干燥、研磨、过筛后，于250-900℃煅烧0.5-4小时，即得终产物铝掺杂氧化锌纳米粉体。
2.根据权利要求1所述的铝掺杂氧化锌纳米粉体的制备方法，其特征在于步骤（1）所述硝酸锌-尿素水溶液中硝酸锌的浓度为0.25-0.5mol/L，所述的尿素与硝酸锌的摩尔比为0.4-0.6:1。
3.根据权利要求1所述的铝掺杂氧化锌纳米粉体的制备方法，其特征在于步骤（2）所述硝酸铝水溶液的浓度为0.5-1mol/L。
4.根据权利要求1所述的铝掺杂氧化锌纳米粉体的制备方法，其特征在于步骤（2）所述硝酸铝与硝酸锌的摩尔比为0.01-0.02:1。
5.根据权利要求1所述的铝掺杂氧化锌纳米粉体的制备方法，其特征在于步骤（3）所述碳酸钠水溶液浓度为0.5-1mol/L，聚乙烯醇水溶液的浓度为5-15g/L。
6.根据权利要求1所述的铝掺杂氧化锌纳米粉体的制备方法，其特征在于步骤（3）所述硝酸锌、碳酸钠与聚乙烯醇的比例为1mol:0.65-0.85mol:200-300mg。
7.根据权利要求1所述的铝掺杂氧化锌纳米粉体的制备方法，其特征在于步骤（3）所述反应温度为65-75℃、反应时间为1-2小时和控制pH值为8-10。
8.根据权利要求1所述的铝掺杂氧化锌纳米粉体的制备方法，其特征在于步骤（4）所述的过筛为过200目筛。
9.一种制备氧化锌及铝掺杂氧化锌纳米粉体的方法，其特征在于制备方法包括以下步骤：
一. 按照权利要求1所述方法中步骤（1）~（4）制备终产物铝掺杂氧化锌纳米粉体；
二. 将权利要求1所述方法中步骤（1）获得的滤饼，经去离子水淋洗3-5遍后，于50-150℃下干燥0.5-5小时，再经研磨过200目筛、250-900℃煅烧0.5-4小时后即得到氧化锌纳米粉体。
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