纳米氧化锌的制备研究

2019-09-10 09:36陈锦东
现代盐化工 2019年6期
关键词:制备研究

陈锦东

摘   要:纳米氧化锌在橡胶、催化剂和光催化剂、塑料、涂料、陶瓷、气体传感器、隐身技术等领域的市场前景十分广阔。探讨了纳米氧化锌的制备过程以及应当注意的问题。

关键词:纳米氧化锌;制备;研究

1    纳米材料背景介绍

纳米材料是近年来受到关注的一个新的研究方向,纳米氧化锌具有一般块体材料不具备的光、磁、热、敏感等特点,作为功能材料,其應用前景十分广阔[1-2]。纳米氧化锌主要用于橡胶、催化剂和光催化剂、塑料、涂料、陶瓷、气体传感器、隐身技术等领域,市场前景十分广阔。本研究探讨了纳米氧化锌的制备过程以及应当注意的问题。

2    纳米氧化锌的制备

2.1  反应机理

用ZnSO4·7(H2O)为锌源,以CH4N2O(尿素)为均相沉淀剂,在微波辐射条件下制备纳米ZnO,其反应过程为:

90 ℃时,CH4N2O发生分解:

CO(NH2)2+3H2O→2NH4OH+CO2

3Zn2++4OH-+H2O+CO2→ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O

450 ℃焙烧时:

ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O→3 ZnO+CO2+2 H2O

2.2  仪器、试剂及装置

实验仪器如表1所示。

原料如下:ZnSO4·7H2O,AR;尿素,AR。

反应装置如图1所示。

2.3  制备过程

实验步骤:称取一定量的硫酸锌和尿素,各自溶于蒸馏水中,然后加入到三颈烧瓶中混合均匀,再放入微波反应器(接温度计和冷凝管)中,进行搅拌后逐渐升温,由于尿素分解,在溶液中出现浑浊现象,继续搅拌,直到出现白色沉淀后停止,取出三颈烧瓶,放入冷水中冷却至常温后抽滤,再用氨水(pH为9)和无水乙醇分别润洗、抽滤,再经真空干燥24 h后得到粉末,经研磨后放入马弗炉中,在450 ℃下灼烧2 h,再次研磨后即得纳米ZnO。实验条件如表2所示。

3    结语

在ZnSO4质量浓度为0.15 mol/L、温度93 ℃、反应时间2 h的条件下,在不同ZnSO4与CH4N2O摩尔比下制备纳米氧化锌。可见粒子为长条形,且随着摩尔比增加,粒子的长度增加越明显。

图2(b):颗粒宽为30~40 mm,图2(c):颗粒宽为50 nm,而图2(a)中纳米颗粒粒径仅为30 nm左右,应当是微波的非热效应所致,因为微波炉有交变电磁场,在电磁力作用下,CO32-沿着电场方向有序排列,造成了晶粒沿电场方向优先生成,据此,可得到规则的纳米ZnO。增加CH4N2O质量浓度后,长度也随之增加。反应过程中,过量的CO32-会在一定程度上阻止纳米氧化锌颗粒间的凝并现象,从而得到细长的晶粒。

[参考文献]

[1]林鸿福.蒙脱石族矿物结构式的计算及其意义[J].地质研究,1985(2):24-37.

[2]栾文楼,李明路.膨润土的开发应用[M].北京:地质出版社,1998.

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