[发明专利]一种氧化锌空心微米球及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无机纳米材料，特别涉及一种氧化锌空心微米球及其制备方法。

背景技术

氧化锌(ZnO)是一种重要的直接宽禁带半导体材料，室温下禁带宽度为3.37eV，且激子束缚能高达60meV，大于室温下的离化能26meV。不同形貌的纳米氧化锌材料如纳米线、纳米管、纳米带、纳米环等在性能上存在着很大差异，这些纳米结构的氧化锌材料显现出许多不同于块状氧化锌材料的优异特性，在制备纳米光电子器件和纳米电子器件方面发挥重要作用。

在氧化锌的众多形貌中，空心球纳米材料是一大类重要的纳米结构材料，其具有低密度、高比表面、大空腔、特殊的极性及其光学性质，因而在许多领域具有广阔的应用前景。在医学和制药领域，氧化锌空心球可以作为药物传递的载体、胶囊及支撑物(Helmutand Stephen Mann，Higher-Order Organization by Mesoscale Self-Assembly and Transformation of Hybrid Nanostructures，Angewandte Chemie International Edition，2003，42，2350-2365)；在材料领域，氧化锌空心球可以作为催化剂载体、传感器、光学器件、轻质填充材料等(Jiaguo Yu and Xiaoxiao Yu，Hydrothermal Synthesis and Photocatalytic Activity of Zinc Oxide Hollow Spheres，Environmental Science & Technology，2008，42，4902-4907)；在染料敏化太阳能电池领域，其初级结构提供了大比表面以吸附更多染料分子，同时其次级结构和孔结构可以起到光散射中心的作用，提高光的利用率，从而最终提高了电池的光电转换效率(MattLaw，Lori E.Greene，Justin C.Johnson，Richard Saykally and Peidong Yang，Nanowire dye-sensitized solar cells，Nature Materials，2005，6，455-459)。目前，氧化锌空心球的制备方法主要有模板法(Xi Wang，Peng Hu，Yuan Fangli，and Lingjie Yu，Preparation and Characterization of ZnO Hollow Spheres and ZnO-Carbon Composite Materials Using Colloidal Carbon Spheres as Templates，Journal of Physical Chemistry C，2007，111，6706-6712)和蒸发法(Pu Xian Gao and Zhong Lin Wang，Mesoporous Polyhedral Cages and Shells Formed by Textured Self-Assembly of ZnO Nanocrystals，Journal ofthe American Chemical Society，2003，125，11299-11305)，然而无论是模板法和热蒸发法，均存在着缺点，模板法需要相对复杂的工艺，热蒸发法成本和能耗较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氧化锌空心微米球。

本发明的另一目的在于提供一种工艺简便、成本和能耗较低的氧化锌空心微米球的制备方法。

所述氧化锌空心微米球为粉末衍射标准联合委员会(Joint Committee on Powder Diffraction Standards，JCPDS)编号为36-1451的纤锌矿结构氧化锌，所述氧化锌空心微米球的直径为5～8μm，氧化锌空心微米球的球壁厚度为0.5～1μm，氧化锌空心微米球的球壳表面具有多孔网状结构。

所述氧化锌空心微米球的制备方法包括以下步骤：

1)将六水硝酸锌和六次甲基四胺溶于水中，得溶液A，再将柠檬酸钠加入溶液A中，得溶液B；

2)将溶液B进行水热反应后冷却至室温，将沉淀过滤，洗涤，干燥，即得氧化锌空心微米球。

在步骤1)中，所述水最好为去离子水，所述六水硝酸锌和六次甲基四胺的摩尔浓度比可为1∶(0.5～2)，最好为1∶1；所述溶液B中Zn²⁺摩尔浓度可为0.1～0.3mol/L，柠檬酸钠摩尔浓度可为0.02～0.06mol/L。