納米氧化鋅的制備研究

陳錦東

摘? ?要：納米氧化鋅在橡膠、催化劑和光催化劑、塑料、涂料、陶瓷、氣體傳感器、隱身技術等領域的市場前景十分廣闊。探討了納米氧化鋅的制備過程以及應當注意的問題。

關鍵詞：納米氧化鋅;制備;研究

1? ? 納米材料背景介紹

納米材料是近年來受到關注的一個新的研究方向，納米氧化鋅具有一般塊體材料不具備的光、磁、熱、敏感等特點，作為功能材料，其應用前景十分廣闊[1-2]。納米氧化鋅主要用于橡膠、催化劑和光催化劑、塑料、涂料、陶瓷、氣體傳感器、隱身技術等領域，市場前景十分廣闊。本研究探討了納米氧化鋅的制備過程以及應當注意的問題。

2? ? 納米氧化鋅的制備

2.1? 反應機理

用ZnSO4·7（H2O）為鋅源，以CH4N2O（尿素）為均相沉淀劑，在微波輻射條件下制備納米ZnO，其反應過程為：

90 ℃時，CH4N2O發生分解：

CO（NH2）2+3H2O→2NH4OH+CO2

3Zn2++4OH-+H2O+CO2→ZnCO3·2Zn（OH）2·H2O

450 ℃焙燒時：

ZnCO3·2Zn（OH）2·H2O→3 ZnO+CO2+2 H2O

2.2? 儀器、試劑及裝置

實驗儀器如表1所示。

原料如下：ZnSO4·7H2O，AR;尿素，AR。

反應裝置如圖1所示。

2.3? 制備過程

實驗步驟：稱取一定量的硫酸鋅和尿素，各自溶于蒸餾水中，然后加入到三頸燒瓶中混合均勻，再放入微波反應器（接溫度計和冷凝管）中，進行攪拌后逐漸升溫，由于尿素分解，在溶液中出現渾濁現象，繼續攪拌，直到出現白色沉淀后停止，取出三頸燒瓶，放入冷水中冷卻至常溫后抽濾，再用氨水（pH為9）和無水乙醇分別潤洗、抽濾，再經真空干燥24 h后得到粉末，經研磨后放入馬弗爐中，在450 ℃下灼燒2 h，再次研磨后即得納米ZnO。實驗條件如表2所示。

3? ? 結語

在ZnSO4質量濃度為0.15 mol/L、溫度93 ℃、反應時間2 h的條件下，在不同ZnSO4與CH4N2O摩爾比下制備納米氧化鋅。可見粒子為長條形，且隨著摩爾比增加，粒子的長度增加越明顯。

圖2（b）：顆粒寬為30～40 mm，圖2（c）：顆粒寬為50 nm，而圖2（a）中納米顆粒粒徑僅為30 nm左右，應當是微波的非熱效應所致，因為微波爐有交變電磁場，在電磁力作用下，CO32-沿著電場方向有序排列，造成了晶粒沿電場方向優先生成，據此，可得到規則的納米ZnO。增加CH4N2O質量濃度后，長度也隨之增加。反應過程中，過量的CO32-會在一定程度上阻止納米氧化鋅顆粒間的凝并現象，從而得到細長的晶粒。

[參考文獻]

[1]林鴻福.蒙脫石族礦物結構式的計算及其意義[J].地質研究，1985（2）：24-37.

[2]欒文樓，李明路.膨潤土的開發應用[M].北京：地質出版社，1998.