2023年简单的制备纳米氧化锌的制备方法.doc

氨水沉淀法制备纳米氧化锌 在水——乙醇介质中用氨水沉淀法制备出了纳米Zn〔OH〕2和ZnO材料，讨论了介质组成对沉淀产物ZnO微粒的粒径范围及形貌的影响，并研究出由Zn(OH)2分解为纳米ZnO的最正确枯燥脱水条件为200℃、2h。说明本方法不需高温处理就可得到颗粒均匀且分布窄的ZnO纳米材料，粒径可达17～6nm。 一、试剂与仪器 主要原料为氯化锌、无水乙醇、氨水等，均为分析纯试剂。 仪器为微型滴定管、磁力搅拌器、恒温枯燥烘箱。 二、试验方法 以水——乙醇为溶剂，其中醇的体积含量分别为0%〔去离子水〕、20%、60%、100%。将氯化锌、氨水配制成不同浓度的溶液〔不同浓度是多少？〕。取一定体积〔一定体积是多少？〕的氯化锌乙醇溶液于烧杯中，加以适当速度搅拌，不同浓度的氨水从微型滴管中缓慢滴入氯化锌乙醇溶液中，使之进行反响。控制氨水用量，调节pH值为7.0左右，确定滴定终点。反响得到的白色沉淀物，经抽滤洗涤后自然风干即为Zn〔OH〕2纳米粉，Zn〔OH〕2经枯燥〔200℃、2h〕脱水后，为ZnO纳米粉体。 三、不同乙醇浓度对ZnO粒径的影响 样品号 1 2 3 4 醇含量/%〔体积分数〕 0 20 60 100 粒径范围/nm 286～46 100～31 38～14 17～6 这一结果说明，在此混合介质中，乙醇的存在对反响中生成的ZnO晶核的生长有明显的抑制作用，并且含量越高，这种抑制作用也越强。 四、氯化锌和氨水不同浓度下ZnO粒径大小 ZnCl2浓度/mol·L-1 粒径范围/nm 氨水浓度/%〔体积分数〕 粒径范围/nm 0.5 32～12 10 32～14 1.0 25～15 15 25～15 2.0 34～10 25 16～7 氯化锌的浓度对ZnO的粒径影响不大，规律性不强；氨水的浓度对ZnO的粒径稍有影响，浓度增大，粒径是减小趋势，浓度为15%时，粒径为25～15nm，浓度为25%时，粒径为17～7nm。 五、该方法操作简单，条件温和，所用原材料本钱低，过程易控制等，是制备ZnO纳米粉的好方法，值得推广。 固相合成氧化锌 一、试剂与前驱物的准备 七水硫酸锌、无水草酸纳均为分析纯； 准确称取mol比为1:1的七水硫酸锌和无水草酸纳，分别研磨后，充分混合，再转入同一研钵中共研磨30min。热水洗去副产物后，再用无水乙醇淋2~3次，于70℃烘干。 二、纳米氧化锌的制备 由前驱物的热分析得ZnC2O4的热分解温度为400℃.将ZnC2O4置于马弗炉中加热升温至分解温度，保持3h，即得浅黄色纳米氧化锌。 液相沉淀制备氧化锌 一、单组分锌氨溶液的制备 取0.25mol/LZnSO4600mL于1000mL烧杯中，搅拌下缓慢参加8mol/L氨水150mL〔以生成Zn〔NH3〕42+计过量一倍〕，强烈搅拌下分次参加Ba〔OH〕225.6g，继续搅拌6h，离心沉淀，并用3号砂心漏斗过滤。 二、纳米氧化锌前驱体的制备 将以上滤液转入500mL圆底烧瓶中，接上回流冷凝管，置于集热式磁力搅拌器上加热除氨，当pH值降至8~9时，Zn(OH)2沉淀析出，用pH=9的氨水溶液洗涤沉淀至用Ba2+离子检测不出SO42-离子为止，将沉淀抽滤，80℃枯燥。 三、纳米氧化锌的制备 将枯燥处理后放入Zn〔OH〕2沉淀送入450℃马弗炉中煅烧3h，得到纯白色纳米氧化锌粉体。 直接沉淀法制备氧化锌 本实验是先将Zn〔NO3〕2·6H2O配制成适当浓度的水溶液，在一定温度和充分搅拌的条件下滴加适量沉淀剂NH3·H2O，待反响完全后经过滤沉淀，得到Zn〔OH〕2经枯燥，煅烧后制的纳米氧化锌。 1、反响物配比 以0.5mol/L的Zn〔NO3〕2·6H2O：NH3·H2O=1:2,1:2.5,1:3,1:4的配比，在其它条件下分别进行实验，结果显示，配比为1:2.5时收率较高，股为最正确配比。 2、反响温度：最正确反响温度为40℃ 直接沉淀法制备ZnO纳米材料 直接沉淀法的原理是在包含种或多种离子的可溶性盐溶液中参加沉淀剂后，于一定条件下生成沉淀剂后从溶液中析出，将阴离子除去，沉淀经热分解值得纳米ZnO。 以氯化锌为原料，直接沉淀法制备ZnO纳米粒子；研究了制备过程中Zn2+浓度、焙烧温度等条件对ZnO纳米晶体粒径的影响，并对其机理进行了分析。实验结果说明，较小的反响浓度可以获得较小的晶体粒径；在其他反响条件相同的情况下，制备的纳米ZnO粒子，其晶粒尺寸随着焙烧温度的增加，晶粒逐渐增大，与体相ZnO粒子相比，纳米ZnO粒子在紫外区光吸收能力显著增强，为ZnO的应用开辟了更为广阔的前景。 一、反响机理 △ 以氯化锌为原料、氢氧化钠为沉淀剂制备纳米ZnO的反响方程式： ZnCl2 + 2NaOH === Zn(OH)2↓ + 2NaCl 热处理： Zn(OH)2 === ZnO(s) + H2O↑ 二、工艺流程 锌盐 溶解 沉淀反响 NaOH 迅速参加并快速搅拌 离心洗涤 废液 去离子水、乙醇 枯燥 煅烧 产物 三、原料及仪器 氯化锌、氢氧化钠、去离子水、无水乙醇 四、制备方法 〔1〕前驱物的制备 取浓度分别为0.1mol/L、0,5 mol/L、1.0 mol/L和1.5 mol/L的锌盐的溶液，在磁力搅拌的条件下迅速参加等摩尔的氢氧化钠溶液〔1.0 mol/L〕，并强烈搅拌，生成物用离心机进行离心，并用去离子水和无水乙醇进行洗涤，放入60℃的烘箱中进行枯燥，得到前驱物。 〔2〕纳米ZnO的制备 将制得的前驱物分别为200℃、300℃、400℃和500℃和条件下进行焙烧2h，得到了纳米ZnO粒子。 尿素沉淀法制备氧化锌 现将分析纯的尿素用二次去离子水溶解在烧杯中得到一澄清溶液，再补加适量的二次去离子水，到达所需的体积，实验中，尿素与硝酸锌的摩尔浓度比为2:1，然后在95℃~125℃下加热溶液进行反响，由于水溶液在100℃以上的反响在密闭容器中进行，溶液在加热的过程中会发生如下反响，首先尿素在提高的温度下开始缓慢水解： CO(NH2)2+2H2O→CO2↑+2NH3`·H2O 水解产物与硝酸锌反响生成碱式碳酸锌沉淀， 3Zn2++CO32-+4OH-+H2O→ZnCO32Zn(OH)2H2O↓ 沉淀经过滤、洗涤，在100－110℃下真空枯燥箱中枯燥2h左右，枯燥后的沉淀置于马弗炉中，在450℃下煅烧3h得到氧化锌产品。 ZnCO32Zn(OH)2H2O→ZnO+ H2O+ CO2↑