一种六边棱台氧化锌的制备方法 - 上海六鉴投资顾问有限公司

本发明公开了一种六边棱台氧化锌的制备方法，其制备过程为：1)取一定体积的去离子水以及乙二醇溶液，超声分散后配制成混合溶液；2)将氧化锌前驱体以及形貌控制剂依次加入上述混合溶液中，超声溶解；3)将混合液转移至水热釜中，高温下反应一段时间；4)抽滤后乙醇洗涤，高温烘干；5)最后，将烘干后的产物进行高温煅烧，对比氧化锌X射线衍射标准卡片可以看出，产物为六角晶系氧化锌晶体，同时，从场发射扫描电镜照片可以清晰地看出产物为六边棱台。本发明的优点：1.一种非对称形貌的六角晶系棱台氧化锌颗粒；2.氧化锌晶体暴露不同的晶面，可控晶面对于氧化锌的应用至关重要。

一种六边棱台氧化锌的制备方法

技术领域

本发明涉及氧化锌晶体非对称生长的技术领域以及可控晶面氧化锌合成领域，尤其是一种六边棱台氧化锌的制备方法。

背景技术

氧化锌因其独特的性质得到了广泛的应用，比如：光催化，橡胶工业中作为硫化活化剂，气体传感器，太阳能电池，光电以及压电领域。暴露不同晶面的氧化锌，对应不同的应用领域，因此对于合成不同晶面的氧化锌，众多学者进行了大量的研究，其中Pu Xian Gao等人(Mesoporous Polyhedral Cages and Shells Formed byTextured Self-Assemblyof ZnO Nanocrystals)通过高温煅烧的方法合成各种形貌的氧化锌颗粒，例如：片状的，带状的，短棒状的，针状等。Eue Soon Jang等人通过控制反应的条件成功制备出短棒状的以及片状的氧化锌。Xi Zhou等通过离子溶液控制氧化锌晶体的生长，得到金字塔形状的氧化锌。Zhong Ling Wang等人通过高温气相法合成了带状的以及针状的氧化锌。但是，由于晶体对称性的关系，氧化锌趋于对称生长，很难对氧化锌(001)和(001)晶面的比例进行行之有效的调控。本发明的主要目的就是对氧化锌暴露的晶面进行有效的控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种非对称结构氧化锌的合成方法，通过水热反应，在乌洛托品以及乙二醇的作用下，合成一种六边棱台氧化锌。氧化锌晶体非对称生长，不同晶面比例可以通过实验条件的改变加以控制，最终得到晶面可控的氧化锌。

实现本发明目的采用的技术方案如下：

一种六边棱台氧化锌的制备方法，包括以下的步骤：

1)制备一定体积分数的乙二醇混合溶液，超声分散后备用。

2)将一定质量的醋酸锌以及乌洛托品依次加入上述混合溶液中，常温下超声溶解。

3)将2)中的混合溶液转移至一定体积的水热釜中，高温下反应一定时间后取出。

4)冷却后用乙醇进行洗涤抽滤，烘箱干燥后将粉末样品置于马弗炉中进行一段时间的高温煅烧，降温后取出制得。

优选地，步骤1)所述的一定体积分数的混合溶液是指乙二醇的体积分数为30-50％，步骤2)所述的醋酸锌与乌洛托品的质量比为1-2。

更优选地，混合溶液的反应温度为85℃-105℃，反应时间为24h-36h，同时，高温煅烧的温度为300℃-500℃，煅烧时间为2h-5h。

本发明的优点在于：1.氧化锌晶体非对称生长，形貌呈现六边棱台，表面平滑，无明显缺陷。2.通过控制反应条件，可以实现氧化锌晶面的可控合成技术。

附图说明

图1是实施案例1的扫描电子显微镜图片；

图2是实施案例1的X射线衍射图谱；

图3是实施案例2的扫描电子显微镜图片；

图4是实施案例2的X射线衍射图谱；

图5是实施案例3的扫描电子显微镜图片；

图6是实施案例3的X射线衍射图谱；

图7是实施案例4的扫描电子显微镜图片；

图8是实施案例5的扫描电子显微镜图片；

图9是实施案例6的扫描电子显微镜图片；

具体实施方式

本发明提供了一种非对称生长氧化锌晶体的制备方法，具体过程包括如下步骤：1)制备一定体积分数的乙二醇混合溶液，超声分散后依次加入醋酸锌以及乌洛托品，超声溶解；2)将上述混合溶液置于烘箱中高温反应一段时间后，乙醇洗涤过滤，烘干；3)最后，将得到的粉末进行高温煅烧。

为了得到不同表面形貌的六边晶系氧化锌，对混合溶液的体积分数以及浓度进行调整，同时，对反应温度以及时间进行调整，对比实验结果，得到不同参数下氧化锌晶面。

实施例1

1)混合溶液的配制

准确称量16ml的乙二醇，24ml的去离子水，超声混合后依次加入5.268 g醋酸锌以及3.364g乌洛托品，超声溶解。

2)水热反应

将上述混合溶液转移至100ml的水热釜中，然后置于95℃的烘箱中反应 24h，自然冷却后取出。

3)高温煅烧

利用乙醇对上述产物进行洗涤抽滤三次，然后80℃下烘干，最后，将得到的粉体置于300℃的马弗炉中煅烧2h。所得产物的SEM图片如图1所示，XRD 图谱如图2所示。

观察图1可以得到，产物氧化锌呈六边棱台，上下底面呈现不同的大小，侧面亦不是简单的对称面，可以明显的观察到上下两个侧面，晶粒大小约 1μm。对比六角晶系氧化锌标准衍射图谱可知，所得氧化锌晶体为六角晶系。

实施例2

1)混合溶液的配制

准确称量24ml的乙二醇，24ml的去离子水，超声混合后依次加入5.268 g醋酸锌以及3.364g乌洛托品，超声溶解。

2)水热反应

将上述混合溶液转移至100ml的水热釜中，然后置于95℃的烘箱中反应 24h，自然冷却后取出。

3)高温煅烧

利用乙醇对上述产物进行洗涤抽滤三次，然后80℃下烘干，最后，将得到的粉体置于300℃的马弗炉中煅烧2h。所得产物的SEM图片如图3所示，XRD 图谱如图4所示。

观察图3可以得到，产物氧化锌依然呈六边棱台，上下底面比值明显小于案例一，同时，可以清楚地看出上下侧面的比列也明显有别于案例一，晶粒大小约1μm。对比六角晶系氧化锌标准衍射图谱可知，所得氧化锌晶体为六角晶系。

实施例3

1)混合溶液的配制

准确称量16ml的乙二醇，24ml的去离子水，超声混合后依次加入5.268 g醋酸锌以及5.268g乌洛托品，超声溶解。

2)水热反应

将上述混合溶液转移至100ml的水热釜中，然后置于95℃的烘箱中反应 24h，自然冷却后取出。

3)高温煅烧

利用乙醇对上述产物进行洗涤抽滤三次，然后80℃下烘干，最后，将得到的粉体置于500℃的马弗炉中煅烧2h。所得产物的SEM图片如图5所示，XRD 图谱如图6所示。

观察图3可以得到，产物氧化锌呈现六边棱台，上下底面大小不同，上下侧面形成一定的角度，晶粒大小约1.5μm。对比六角晶系氧化锌标准衍射图谱可知，所得氧化锌晶体为六角晶系。

实施例4

1)混合溶液的配制

准确称量10ml的乙二醇，24ml的去离子水，超声混合后依次加入5.268 g醋酸锌以及5.268g乌洛托品，超声溶解。

2)水热反应

将上述混合溶液转移至100ml的水热釜中，然后置于105℃的烘箱中反应36h，自然冷却后取出。

3)高温煅烧

利用乙醇对上述产物进行洗涤抽滤三次，然后80℃下烘干，最后，将得到的粉体置于500℃的马弗炉中煅烧4h。所得产物的SEM图片如图7所示。

观察图3可以得到，产物氧化锌呈现六边棱台，上下底面大小依然不同，晶粒大小约2μm。与之前案例不同的是，此条件下制得的棱台无上下两种侧面。

实施例5

1)混合溶液的配制

准确称量16ml的乙二醇，24ml的去离子水，超声混合后依次加入5.268 g醋酸锌以及2.634g乌洛托品，超声溶解。

2)水热反应

将上述混合溶液转移至100ml的水热釜中，然后置于95℃的烘箱中反应 36h，自然冷却后取出。

3)高温煅烧

利用乙醇对上述产物进行洗涤抽滤三次，然后80℃下烘干，最后，将得到的粉体置于500℃的马弗炉中煅烧4h。所得产物的SEM图片如图8所示。

实施例6

1)混合溶液的配制

准确称量24ml的乙二醇，24ml的去离子水，超声混合后依次加入5.268 g醋酸锌以及2.634g乌洛托品，超声溶解。

2)水热反应

将上述混合溶液转移至100ml的水热釜中，然后置于95℃的烘箱中反应 36h，自然冷却后取出。

3)高温煅烧

利用乙醇对上述产物进行洗涤抽滤三次，然后80℃下烘干，最后，将得到的粉体置于300℃的马弗炉中煅烧2h。所得产物的SEM图片如图9所示。