CN103482682A - 一种hepes分子引导的多孔氧化锌微球的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种HEPES分子引导多孔氧化锌微球的制备方法,具体实验步骤为:以HEPES分子为引导剂,以有机锌盐为锌源,在150oc溶剂热条件下反应后,经过离心洗涤去除残留溶剂和HEPES分子,产物干燥后即可得到高比表面积的多孔氧化锌微球粉体。本发明方法使用了无毒的HEPES分子,合成温度低,操作简单,重复性好。所制备的多孔氧化锌微球具有尺寸均一,多级孔结构和较大的比表面积等优点,可用作光催化剂和气敏元件。
Description
技术领域
本发明属于功能材料领域,涉及一种HEPES分子引导的多孔氧化锌微球的制备方法。
背景技术
氧化锌作为Ⅱ-Ⅵ族半导体化合物,具有3.37 eV的禁带宽度和60 meV的激子结合能,由于其特殊的压电和光学特性,被广泛应用于诸多领域,如太阳能电池、传感器、压敏电阻、压电材料、抗菌剂和光催化领域等。氧化锌的形貌和尺寸对其性能及应用具有着重要的影响,特别是多孔氧化锌微球,由于其具有低密度、高比表面等性质在催化剂、气敏元件、药物传输等领域表现出广阔的应用前景。目前,已报道有不同方法合成出多孔氧化锌微球,例如高温煅烧法(Materials Letters, 2012, 66, 72-75)、化学气相沉积法、化学浴沉积法(Biosensors and Bioelectronics, 2008, 24, 93-98)等被用于合成多孔的氧化锌微球。但这些方法反应温度较高,操作复杂且难以控制。溶剂热法由于设备简单,反应条件温和而被广泛用于合成氧化锌微纳米材料。然而利用溶剂热法合成多孔氧化锌微球,往往需要添加模板剂或致孔剂,如The Journal of Physical Chemistry C, 2011, 115, 7145-7152和中国专利CN200910259658.3报道的多孔层状氧化锌球的制备方法,都是通过模板法制备得到的样品,这些样品在反应完成后还需要进一步后处理清除模板剂,增加了工艺的复杂性和环境污染。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对目前技术上存在的不足,提供一种无模板溶剂热合成多孔氧化锌微球的制备方法。该方法成本低、操作简单,所获得的氧化锌具有形貌均一、高比表面积和多级孔结构。
本发明的技术方案如下:
将2~6 mmol有机锌盐在30~70 mL有机溶剂中超声10分钟,然后加入2~8 mmol羟乙基哌嗪乙磺酸(HEPES),将混合溶液置于内衬为100 mL聚四氟乙烯的不锈钢高压反应釜中,在150 oC下反应6~18小时,所得产物经过离心洗涤去除残留溶剂和HEPES,干燥后即可得到多孔氧化锌微球。
所述的有机锌盐是乙酸锌或乙酰丙酮锌中的一种。
所述的有机溶剂是三甘醇(TEG)、二甘醇(DEG)、乙二醇(EG)、丙三醇、二甲基甲酰胺(DMF)中的一种。
所述的离心洗涤是用去离子水将产品充分超声分散,再经过离心(10000 rpm)10分钟,移除上层清液,重复5次。
所述的干燥过程是将产物置于60 oC烘箱中干燥24 小时后再自然冷却。
采用该方法获得的多孔氧化锌微球,具有形貌和尺寸均一,比表面积大等优点。比表面积达43.4~69.6 m2/g,孔径为4~30 nm。
在本方法中HEPES分子在形成多孔氧化锌微球的过程中起到了重要作用。加入HEPES分子后,其与溶胶中的氧化锌晶种通过静电相互作用吸附在晶核的表面,由于HEPES分子的存在阻隔了晶核的进一步团簇和聚集,此后晶核在溶剂热的条件下通过HEPES分子的引导继续生长,便形成多孔氧化锌微球。微球表面和空隙中的HEPES分子和溶剂经去离子水多次洗涤后可以完全去除。
HEPES分子具有无毒和环境友好的优点,在溶剂热反应体系中加入HEPES分子可以直接构筑多孔的氧化锌微球,避免了添加模板剂所需要的后处理过程。因此,HEPES分子引导制备多孔氧化锌微球的方法适用于大规模工业化生产,具有非常重大的研究意义。本发明材料制备方法使用无毒的HEPES分子,操作便利,设备简单,合成温度低;原料价格低廉,重复性好,适用于工业化生产。
附图说明
图1为实施例1所得产物的XRD图谱;
图2为实施例1所得产物的吸附/脱附等温线及孔径分布曲线;
图3为实施例1所得产物的SEM照片;
图4为实施例1所得产物TEM照片;
图5为实施例2所得产物的SEM照片;
图6为实施例3所得产物的SEM照片;
图7为实施例4所得产物的SEM照片;
图8为实施例5所得产物的SEM照片;
图9为实施例5所得产物的吸附/脱附等温线及孔径分布曲线。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明做进一步详细说明,本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围:
实施例1 多孔氧化锌微球的制备方法,包括如下步骤:
将2 mmol乙酸锌溶于30 mL三甘醇(TEG),超声10分钟,使乙酸锌完全分散,然后加入5 mmol羟乙基哌嗪乙磺酸(HEPES),再将反应混合物置于内衬为100 mL聚四氟乙烯的不锈钢高压反应釜中,在150 oC下反应6小时;经过离心洗涤去除残留溶剂和HEPES后,将产物于60 oC下干燥24 小时,冷却后即可得到具有高比表面积的多孔氧化锌微球。该样品的比表面积为51.9 m2/g,平均孔径为30 nm。
图1是采用Bruker axs D8型X射线衍射分析仪(XRD)测试得到的实施例1样品的衍射图谱。从图谱可以看出,图谱的衍射峰与标准图谱JCPDS Card 36-1451一一对应,说明所制备的产物为六角纤锌矿氧化锌结构,且没有检测到杂质峰,说明所得产品为高纯度的氧化锌,强且尖锐的峰说明得到的氧化锌样品具有很好的结晶度。
图2是采用Micromeritics ASAP 2020型比表面积分析仪(BET)得到的实施例1样品的吸附/脱附等温线及孔分布曲线,根据N2吸附计算,所得氧化锌样品的比表面积为51.9 m2/g,而根据孔径分布曲线可以得到平均孔径为30 nm。
图3是采用Hitachi S4800型扫描电子显微镜(SEM)观察到的实施例1样品的形貌图。从图中可以看出,所合成的氧化锌为直径约为1 μm的球形,且大小均一,分散性好,氧化锌微球表面由纳米棒组装而成,且为多孔结构。
图4是采用Philips Tecnai G2型透射电子显微镜(TEM)所观察到的实施例1样品的透射图。从图中可以看出,所合成的氧化锌微球内部为实心结构,而表面是由纳米棒组成的多孔结构。
实施例2 多孔氧化锌微球的制备方法,包括如下步骤:
将4 mmol乙酸锌溶于50 mL二甘醇(DEG),超声10分钟,使乙酸锌完全溶解,然后加入8 mmol羟乙基哌嗪乙磺酸(HEPES),再将反应混合物置于内衬为100 mL聚四氟乙烯的不锈钢高压反应釜中,在150 oC温度下反应15小时;经过离心洗涤去除残留溶剂和HEPES后,将产物于60 oC下干燥24小时,冷却后即可得到具有高比表面积的多孔氧化锌微球。该样品的比表面积为63.1 m2/g,平均孔径为5 nm。
图5是采用Hitachi S4800型扫描电子显微镜(SEM)观察到的实施例2样品的形貌图。从图中可以看出,所合成的氧化锌为直径约为1.1 μm的球形,氧化锌微球表面为多孔结构。
实施例3多孔氧化锌微球的制备方法,包括如下步骤:
将3 mmol乙酸锌溶于40 mL二甲基甲酰胺(DMF),超声10分钟,使乙酸锌完全溶解,然后加入6 mmol羟乙基哌嗪乙磺酸(HEPES),再将反应混合物置于内衬为100 mL聚四氟乙烯的不锈钢高压反应釜中,在150 oC温度下反应12小时;经过离心洗涤去除残留溶剂和HEPES后,将产物于60 oC下干燥24小时,冷却后即可得到具有高比表面积的多孔氧化锌微球。该样品的比表面积为56.9 m2/g,平均孔径为32 nm。
图6是采用Hitachi S4800型扫描电子显微镜(SEM)观察到的实施例3样品的形貌图。从图中可以看出,所合成的氧化锌为直径约为1.3 μm的球形,氧化锌微球表面为多孔结构。
实施例4多孔氧化锌微球的制备方法,包括如下步骤:
将2 mmol乙酰丙酮锌溶于30 mL 三甘醇(TEG),超声10分钟,使乙酸锌分散,然后加入2 mmol羟乙基哌嗪乙磺酸(HEPES),再将反应混合物置于内衬为100 mL聚四氟乙烯的不锈钢高压反应釜中,在150 oC温度下反应10小时;经过离心洗涤去除残留溶剂和HEPES后,将产物于60 oC下干燥24小时,冷却后即可得到具有高比表面积的多孔氧化锌微球。该样品的比表面积为43.4 m2/g,平均孔径为30 nm。
图7是采用Hitachi S4800型扫描电子显微镜(SEM)观察到的实施例4样品的形貌图。从图中可以看出,所合成的氧化锌为直径约为6 μm的球形,氧化锌微球表面为多孔结构。
实施例5 多孔氧化锌微球的制备方法,包括如下步骤:
将6 mmol 乙酸锌溶于70 mL 三甘醇(TEG),超声10分钟,使乙酸锌完全分散,然后加入4 mmol羟乙基哌嗪乙磺酸(HEPES),再将反应混合物置于内衬为100 mL聚四氟乙烯的不锈钢高压反应釜中,在150 oC温度下反应18小时;经过离心洗涤去除残留溶剂和HEPES后,将产物于60 oC下干燥24小时,冷却后即可得到具有高比表面积的多孔氧化锌微球。该样品的比表面积为69.6 m2/g,平均孔径为4 nm。
图8是采用Hitachi S4800型扫描电子显微镜(SEM)观察到的实施例5样品的形貌图。从图中可以看出,所合成的氧化锌为直径约为0.8 μm的球形,氧化锌微球表面为多孔结构。
图9是实施例5样品的吸附/脱附等温线及孔分布曲线,根据N2吸附计算,所得氧化锌样品的比表面积为69.6 m2/g,而根据孔径分布曲线可以得到平均孔径为4 nm。
Claims (6)
1.一种多孔氧化锌微球的制备方法,其特征在于,将2~6 mmol有机锌盐在30~70 mL有机溶剂中超声10分钟,然后加入2~8 mmol 羟乙基哌嗪乙磺酸,将混合溶液置于内衬为聚四氟乙烯的不锈钢高压反应釜中,在150 oC下反应6~18小时,所得产物经过离心洗涤去除残留溶剂和羟乙基哌嗪乙磺酸,干燥后即可得到多孔氧化锌微球。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述的有机锌盐是乙酸锌或乙酰丙酮锌中的一种。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法,其特征在于,所述的有机溶剂是三甘醇、二甘醇、乙二醇、丙三醇和二甲基甲酰胺中的一种。
4.根据权利要求1或2所述的制备方法,其特征在于,所述的离心洗涤是用去离子水将产品超声分散,再经过10000 rpm离心10分钟,移除上层清液,重复5次。
5.根据权利要求1或2所述的制备方法,其特征在于,所述的干燥过程是将产物置于60 oC烘箱中干燥24 小时后再自然冷却。
6.根据权利要求1或2所述的制备方法,其特征在于,获得的多孔氧化锌微球,比表面积达43.4~69.6 m2/g,孔径为4~30 nm。
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105271359A (zh) * | 2015-11-06 | 2016-01-27 | 武汉工程大学 | 一种纳米氧化铜及其制备方法和应用 |
CN105565366A (zh) * | 2016-01-21 | 2016-05-11 | 山东科技大学 | 一种具有三维立体结构的多孔氧化锌的制备方法 |
CN110054211A (zh) * | 2018-05-22 | 2019-07-26 | 武汉工程大学 | 一种以香兰素合金属配合物为前驱体合成多孔氧化物微球的方法 |
CN110980798A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-04-10 | 中山大学 | 一种纳米氧化锌微球及其制备方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20110300061A1 (en) * | 2010-06-04 | 2011-12-08 | Indian Institute Of Technology Bombay | Polymer-mediated synthesis of ZnO nanostructures |
JP5099324B2 (ja) * | 2007-08-21 | 2012-12-19 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 多孔質ZnO粒子結合自立膜及びその作製方法 |
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5099324B2 (ja) * | 2007-08-21 | 2012-12-19 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 多孔質ZnO粒子結合自立膜及びその作製方法 |
US20110300061A1 (en) * | 2010-06-04 | 2011-12-08 | Indian Institute Of Technology Bombay | Polymer-mediated synthesis of ZnO nanostructures |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
HUI LI ET AL: ""hydrothermal synthesis of transition metal oxide nanomaterials in HEPES buffer solution"", 《MATERIALS LETTERS》 * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105271359A (zh) * | 2015-11-06 | 2016-01-27 | 武汉工程大学 | 一种纳米氧化铜及其制备方法和应用 |
CN105565366A (zh) * | 2016-01-21 | 2016-05-11 | 山东科技大学 | 一种具有三维立体结构的多孔氧化锌的制备方法 |
CN110054211A (zh) * | 2018-05-22 | 2019-07-26 | 武汉工程大学 | 一种以香兰素合金属配合物为前驱体合成多孔氧化物微球的方法 |
CN110054211B (zh) * | 2018-05-22 | 2022-05-10 | 武汉工程大学 | 一种以香兰素合金属配合物为前驱体合成多孔氧化物微球的方法 |
CN110980798A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-04-10 | 中山大学 | 一种纳米氧化锌微球及其制备方法 |
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