液相法制备纳米氧化锌研究进展报告.ppt

1、液相法制备纳米氧化锌研究进展,关于,的报告,报 告 内 容,纳米氧化锌简介,制备方法,液相法制备纳米氧化锌,总结及结语,纳米氧化锌简介,制备方法,液相法制备纳米氧化锌,总结及结语,总结及结语,纳米氧化锌简介,颗粒尺寸比较小，材料的比表面积明显增大，使其分体具有非常高的化学活性。,特性：表面与界面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等1。,应用：紫外线屏蔽、抗菌除臭、橡胶工业、光催化材料、气敏、压电材料、吸波材料等方面2。,1 祖庸, 雷闫盈, 王训, 等. 化工新型材料,1999(4):14-16. 2 张留成, 蔡克峰. 材料导报,2006,20:13-15.,制备纳米氧化锌方法

2、分类,物理法,化学法,液相法,固相法,气相法,固相法是通过粉碎研磨使反应物相混合扩散从而发生化学反应，最后将反应产物煅烧便得到了纳米氧化锌。,优点：无溶剂、污染小、节约能源、合成工艺简单,不足：无法在纳米氧化锌的制备过程当中对其颗粒微观结构进行物理或化学方法上的有效干预,气相法是使物料在气态下发生物理或化学反应，最后通过冷却使产物凝聚形成纳米氧化锌。,优点：易得到超细的纳米氧化锌粉体,不足：工艺技术复杂，成本高，一次性投资较大,液相法对于以上两种方法来说原料比较容易获得，化学组分能准确控制，设备简单，对反应物要求较低等，自然而然地成为了工业生产纳米氧化锌的首选生产工艺3。,3 张荣良, 史爱波

3、, 金云学. 无机盐工业,2011,43(10):1-4.,液相法,直接沉淀法,均匀沉淀法,超声辐射沉淀法,超重力法,微乳液法,溶胶-凝胶法,高分子网络凝胶法,乳化-超声法,直接沉淀法,在包含一种或多种离子的可溶性盐溶液中加入沉淀剂，与一定条件下生成沉淀，沉淀经热分解得到纳米氧化锌4。,沉淀剂：氨水、碳酸铵、草酸铵,优点：操作较为简单易行，对设备要求不高，成本较低，锌的沉淀率和产品纯度都相对较高.,缺点：产物粒度分布较宽，分散性差，洗涤原溶液中得杂质离子较困难.,4 赵燕禹, 陈洪潮, 商连弟, 等. 无机盐工业,2005,37(6):38-39.,均匀沉淀法,利用沉淀剂的缓慢分解，与溶液中的

4、构金离子结合，从而使沉淀缓慢均匀的生成。,优点：原料成本低、催化材料易于合成、操作简便、对设备要求低、无能耗、环保,超声辐射沉淀法,和普通沉淀法制备过程相同，分为两步：Zn2+C2O4 ZnC2O4 ZnO，仅在于沉淀过程是否施加超声辐射。,超声空化作用5,高温高压,提供晶核形成所需能量,在固体颗粒表面产生微小气泡,抑制微小颗粒的凝结和长大,粉碎沉淀,5 覃兆海, 陈馥衡, 谢毓元. 化学进展,1998,10(1):63-73.,高压冲击波和微射流,颗粒均匀、粒径减小的前驱体,优点：所需仪器简单、操作方便、所需反应温度低，所得产物纯度高等，有效克服了传统沉淀法存在易团聚的缺点，具有较好的工业应

5、用前景。,王文亮等实验流程6,草酸钠溶液,加料,26-30Hz超声辐射,反应完全,继续超声35min,水洗,醇洗,过滤,真空干燥,前驱体,煅烧1.5h,纳米氧化锌,尺寸小、粒度分布均匀、分散性好、具有六方晶系结构、球形,正加法,6 王文亮, 李东升, 侯向阳, 等. 化学研究与应用,2001,13(2):157-159.,超重力法,超重力法7利用旋转填料床高速旋转产生的远大于重力加速度的离心加速度，使时间传质和微观混合得到极大强化，为晶核的均匀快速形成提供了良好的环境。,优点：具有传统直接沉淀法的优点，一定程度上克服了传统直接沉淀法中微观混合不均、前驱体粒子不够细化、粒度分布不均等缺点。,7

6、刘建伟, 刘有智, 张艳辉, 等. 化学工程师,2001,86(5):22-23.,均匀、细微,刘建伟7等实验。,氨气+硝酸锌,纳米粒子前驱体,纳米粒子,细小、均匀,影响因素：超重机转速。转速越高，产品粒径越小,超重机中 逆流接触,过滤,清洗,干燥,焙烧,5. 微乳液法,微乳液由表面活性剂、助表面活性剂、溶剂和水组成8。在此体系中，两种互不相溶的连续介质被表面活性剂双亲分子分割成微小空间形成微型反应器，其大小可控制在纳米及范围，反应物在体系中反应生成固相粒子。,8 徐羽翰, 张东. 无机盐工业,2009,41(6):7-9.,煤油+正丁醇,磁力搅拌,EDTA完全溶解,乙酸锌水溶液,搅拌,微乳液

7、A,氨水,搅拌,微乳液B,微乳液A+B,常温磁力搅拌,白色乳光体,搅拌30min,产物,离心分离,洗涤,Zn(OH)2,80下恒温干燥2h,马弗炉，400，焙烧2h,纳米ZnO粒子,EDTA,周富荣等实验流程9,9 周富荣, 郭晓洁, 匡亚琴. 应用化工,2005,34(11):690-691,694.,影响因素：表面活性剂浓度和反应物浓度。适当增加表面活性剂浓度或减小反应物浓度有利于生成粒径小的ZnO纳米粒子。,优点：操作简单、粒径可控、生成的粒子呈球形六方晶体均匀分散开、尺寸比较均匀、纯度较高。采用此法制备得纳米氧化锌具有普通氧化锌所无法比拟的光、电、磁等性能。,6. 溶胶-凝胶法,将锌盐

8、分散在溶剂中，经水解生成活性单体。活性单体聚合，成为溶胶，进而生成具有一定空间结构的凝胶。最后经过干燥，煅烧制备出纳米氧化锌粒子3。,优点：设备简单、操作简便、污染小、生产周期短、烘干后的球形凝胶颗粒自身烧结温度低、可以控制产品空隙等。可以制备高纯或超纯氧化物。,不足：成本较高，实验过程中有机溶剂对人体有一定危害等,邱发贵等实验10：,0.55硝酸锌+1柠檬酸,6070,磁力搅拌器 不停搅拌,溶胶,80,搅拌,凝胶,箱式电阻炉中,350加热,燃烧反应,蓬松前驱体粉末,大量烟雾,10 邱发贵, 汪思邈, 王洪峰, 等. 产业纺织品,2009,4:42-44.,7. 高分子网络凝胶法,该法采用无机

9、盐水溶液为原料，利用丙烯酰胺自由基聚合反应以及N,N-亚甲基双丙酰胺（MABM）两个活性双键的交联反应，将高分子链连接起来构成三维网络从而获得凝胶。,优点：对原料要求简单，避免使用昂贵的金属纯盐，工艺简单，可重复性好，合成速度快，适用范围广，产物纯度高，粉体分散性好11。,11 宋英, 牛丽丹, 卢艳, 等. 稀有金属材料与工程,2010,1(39):281-284.,8. 乳化-超声法,此法是结合乳化法和超声辐射两种方法，利用前者的非离子型表面活性剂具有良好的乳化作用和后者中超声辐射强的空化作用和粉碎、分散作用制备得到纳米氧化锌。,叶峻等实验12：,ZnSO4-7H2O+NH4HCO3,Zn

10、CO3,超声波处理1h,洗涤,抽滤,干燥,前驱物,煅烧,纳米ZnO,粒径分布均匀、分散性能良好，球形，具有六方晶系铅锌矿结构,12 叶峻. 四川师范大学报,2009,32(5):654-657.,9. 其他方法,水热合成法,溶剂热合成法,氧化热爆分解法,沉淀-分散法,沉淀转化法,总结,液相法制备纳米氧化锌,优点：,原料易得、操做简单、能很好控制所合成的颗粒形状、分布、粒度、性能，有效控制了颗粒的团聚。,不足13：,对设备、反应条件苛刻、产率低、耗能大、产品性能测试与表征不够准确,具有工业生产前景,大部分合成技术还停留在理论和实验室阶段,13 吕玮, 谢珍珍, 林爱琴, 等. 福建师范大学福清分校学报,2009,2:1-6.,纳米氧化锌是一种具有特异性能，用途广泛的超细材料，包括纳米氧化锌在内的超细材料是21世纪的新