[发明专利]一种有机弱碱合成ZnO纳米结构的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种合成ZnO纳米结构的方法，尤其涉及一种有机弱碱合成ZnO纳米结构的方法。

背景技术

ZnO是重要的II-VI低成本半导体材料，被广泛应用于催化剂，压敏器件，光电子和光电化学，近年来越来受到人们的关注。目前ZnO纳米棒的制备方法主要包括气相热化学合成法、金属有机化学气相沉积、物理热蒸发法、分子束外延法、模板法和化学热液法等。相对而言，化学热液法具有设备简单，反应条件温和，无需催化剂，环境友好等特点。一般传统热液法制备ZnO纳米结构的工艺用六亚甲基四胺或者氢氧化钠作为反应剂，通常也会添加一些表面活性剂或者络合剂。ZhouYing等人通过添加聚乙烯，利用热液法调整反应温度95℃反应4h，制备了氧化锌纳米棒（Ying Zhou et al.Materials Research Bulletin，43，2113（2008））。EIJI HOSONO等人以醋酸锌为原料，通过控制酒精-水的比例，没有添加碱，制备出球状ZnO纳米结构（EIJI HOSONO et al.J SOL-GEL SCI TECHN.，29，71（2004））。Sriparna Chatterjee等人以硝酸锌作为锌源，添加十六烷基三甲基溴化铵，在90℃反应釜中反应12h，制备出板型ZnO晶体（Sriparna Chatterjee et al.J NANOSCI NANOTECHNO.，11，10379(2011))。由此可见，通过热液法，不同的溶剂体系可以制备出不同形貌的ZnO结构。本方法首次利用有机弱碱替代传统的六亚甲基四胺制备出不同形态的ZnO纳米结构。与传统方法相比，本发明的新颖之处在于有机弱碱在实验中即作为原料，又可以作为溶剂，通过改变反应介质中的有机弱碱含量控制纳米颗粒形态。

发明内容

本发明的目的是为了改进现有技术的不足而提供一种有机弱碱合成ZnO纳米结构的方法。该方法具有合成工艺简单，无需添加表面活性剂或络合剂，成本低，适合大规模生产的优点。

本发明的技术方案为：一种有机弱碱合成ZnO纳米结构的方法，其具体步骤如下：

将醋酸锌加入到介质中搅拌，配得Zn²⁺浓度为0.01～0.04M的醋酸锌溶液；然后将醋酸锌溶液置于80～95℃恒温水浴槽中反应1～3h，自然冷却；再将产物离心分离，洗涤，烘干，得到纳米结构ZnO；其中所述的介质为有机弱碱或者是水与有机弱碱的混合溶液。

优选所述有机弱碱为二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、甲酰胺、六甲基磷酰三胺或N,N-二甲基丙酰胺。优选水与有机弱碱的混合溶液中水与有机弱碱的体积比为1:4~4:1。

优选将醋酸锌加入到介质中的搅拌时间为10～30min；优选离心分离的转速为2000～4000rpm，离心分离时间为5～15min。优选上述的烘干温度为180～220℃。优选洗涤过程为先用去离子水洗涤产物3～5次，再用无水乙醇洗涤3～5次。

有益效果：

1)传统制备ZnO纳米结构的热液法工艺常以六亚甲基四胺作为反应剂，存在需要添加表面活性剂或者络合剂等缺点。本发明的最大特点在于使用有机弱碱替代六亚甲基四胺，其即作为溶剂，又可以作为反应剂，在不用添加任何辅助物的条件下，合成出ZnO纳米结构。

2)本发明方法所用的设备简单，没有用到大型或者是专用设备，技术门槛低，易操作，成本低，适宜于大规模生产。

附图说明

图1是有机弱碱与水不同体积比下制备的ZnO纳米结构扫描电镜图；

图2是有机弱碱与水不同体积比下制备的ZnO纳米结构XRD图。

具体实施方式

通过下述实例将有助于理解本发明，但并不限制本发明的内容。

实施例1