[发明专利]氧化锌纳米片簇及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化学领域，涉及一种纳米材料，具体涉及一种氧化锌纳米片簇及其制备方法。

背景技术

氧化锌是一种重要的宽禁带半导体材料，常温下具有3.37eV的禁带宽度和60meV的激子束缚能，而且无污染，资源丰富，因此广泛应用于传感器，光催化，光电转换等领域。纳米尺度的氧化锌由于尺寸效应，表现出独特的物化特性，而且比表面积大，易于制备薄膜，因此相对于块体材料具有更加重要的应用价值。借助不同的合成方法，人们制备了丰富的氧化锌微纳米结构，包括纳米棒，纳米片，纳米带，纳米纺锤体,纳米花等。

纳米片簇的微纳复合结构即保持了纳米片比表面积大，电子传输速率快的特点，又避免了片与片间的堆叠和团聚，因此是一种理想的微纳复合结构，在气敏器件和染料敏化太阳能电池等领域表现出优异的性能。关于纳米片簇的制备有一定的报道，如中国专利CN 102249286 B公开了一种利用锌盐、碱和氟化铵作为原料，一定温度下水浴反应制备氧化锌纳米球的方法；Lu等人报道了使用硝酸锌和环六亚甲基四胺为原料，柠檬酸钠为络合剂，制备超薄片簇的方法(Journal of Materials Chemistry,2011,21,4228-4234)。上述方法均需要在一定的温度下加热反应，而且为了限制纳米片的生长，使用了特定的化合物作为络合剂，这些都增加了实际生产过程中的成本及能耗。因此发展一种简单、高产率、低能耗的制备氧化锌纳米片簇的方法非常重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种氧化锌纳米片簇及其制备方法。

本发明提供的制备氧化锌纳米片簇的方法，包括如下步骤：

1)将锌盐的水溶液和碱液进行反应，得到Zn(OH)₄^2-的水溶液；

2)将步骤1)所得Zn(OH)₄^2-的水溶液置于去离子水中进行沉淀反应，反应完毕收集沉淀，干燥，得到所述氧化锌纳米片簇。

上述方法的步骤1)中，锌盐选自硝酸锌、氯化锌、硫酸锌和醋酸锌中的至少一种；

碱液选自氢氧化钠的水溶液、氢氧化钾的水溶液和氨水中的至少一种；

所述锌盐与碱液中溶质的投料摩尔比为1：4-8，具体为1：6；

所述步骤1)所得Zn(OH)₄^2-的水溶液的摩尔浓度为0.1-0.6mol/L，具体为0.4mol/L。

所述步骤2)中，Zn(OH)₄^2-的水溶液与去离子水的体积比为1：5-15，具体为1:10；

所述沉淀反应步骤中，温度为20℃-70℃，具体为25℃、50℃或25℃-50℃；时间为0.5-2小时。

另外，按照上述方法制备得到的氧化锌纳米片簇，也属于本发明的保护范围，其中，所述氧化锌纳米片簇的直径为2-10μm，具体为5μm；

所述氧化锌纳米片簇具体由厚度为50-200nm的纳米片组成

本发明提供了一种低成本，高产率的氧化锌纳米片簇的制备方法，该方法工艺简单，无需高温加热，无需添加络合剂，产物形貌可控性好，可制备得到形貌单一，尺寸分散度小的纳米片簇，产率可高达80％，非常适合工业化生产。

附图说明

图1为实施例1制备的ZnO纳米片簇的扫描电子显微镜结果；

图2为实施例1制备的ZnO纳米片簇的XRD结果；

图3为实施例2制备的ZnO纳米片簇的扫描电子显微镜结果；

图4为实施例2制备的ZnO纳米片簇的XRD结果；

图5为实施例3制备的ZnO纳米片簇的扫描电子显微镜结果；

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。

实施例1

a)在5℃的去离子水中分别加入一定量的醋酸锌和氢氧化钠，配置成初始浓度分别为1mol/L和4mol/L的醋酸锌的水溶液和氢氧化钠的水溶液；

b)取20mL上述醋酸锌的水溶液，缓慢滴加到30mL上述氢氧化钠的水溶液中，搅拌至混合液完全澄清，得到摩尔浓度为0.4mol/L的Zn(OH)₄^2-的水溶液；

c)将上述Zn(OH)₄^2-的水溶液50mL快速倒入500mL常温(25℃)下的去离子水中，搅拌进行沉淀反应30分钟；