[发明专利]一种制备纳米棒自组装穗状纳米氧化锌的方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及纳米氧化锌的制备领域，具体是一种制备纳米棒自组装穗状纳米氧化锌的方法及其应用。

背景技术

纳米材料的结构和形貌对纳米材料的性能和应用有很大的影响。制备出特定结构的纳米材料对于开发纳米材料性能的新领域有着重要的学术意义及应用价值。在众多的纳米材料中，氧化锌的纳米结构受到了广泛的关注。纳米结构的氧化锌由于具有较大比表面积和良好的磁、光、电性能而备受重视，有望应用于光催化、气敏传感器、湿敏传感器、压敏电阻、透明电极等众多领域，具有广阔的应用前景。

因此，研究出制备廉价、操作简单、新型形貌的纳米级氧化锌制备方法具有重要的科学意义。

发明内容

本发明旨在提供了一种制备纳米棒自组装穗状纳米氧化锌的方法及其应用。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种制备纳米棒自组装穗状纳米氧化锌的方法，其是通过以下步骤实现的：

（1）硝酸锌溶解于水中形成40g～60g/L的硝酸锌溶液，然后加入与硝酸锌溶液体积比为9～11:50的四乙基氢氧化铵，搅拌均匀，形成混合溶液；

（2）将步骤（1）中的混合溶液转移至反应釜内，在105～115℃恒温反应24h；

（3）反应完成后，自然冷却至室温，水洗，在空气环境下80℃下干燥至恒重，制得纳米棒自组装穗状纳米氧化锌。

本发明中采用硝酸锌作为锌源，硝酸锌在溶液中能够完全电离，为反应提供了充足的锌离子，40g～60g/L的硝酸锌溶液能够保证与四乙基氢氧化铵在最佳的碱环境下进行反应。四乙基氢氧化铵对纳米氧化锌的形貌起到了主要的作用。40g～60g/L的硝酸锌溶液和四乙基氢氧化铵的体积比、制备参数（温度、时间）共同决定了纳米氧化锌的形貌。

另外，本发明制备获得的纳米棒自组装穗状纳米氧化锌制成气敏元件在检测挥发性有机物中的应用。

本发明相对于现有技术具有如下有益效果 ：制备方法所用原料易得，形貌可控，产品的质量稳定，各参数易于控制，生产成本低，既不需要用酸处理原料，也不需要使用有机溶剂，属于绿色合成技术，方法简便，生产效率高，极适用于工业化生产，可用于检测低浓度挥发性有机物，尤其是丙二醇，相对于常规的气敏材料，具有灵敏性高、响应快的特点。

试验：本发明所述氧化锌对各种气体的敏感性试验

1.1将纳米棒自组装穗状纳米氧化锌制成的气敏元件分别置于300℃的300ppm 的乙醇、甲醇、乙二醇、丙二醇、苯、二甲苯、丙酮和甲醛的气氛下，进行气体敏感性能测试，发现本发明制得的纳米棒自组装穗状纳米氧化锌对丙二醇的选择性最高（参见图2）。

再将纳米棒自组装穗状纳米氧化锌制成的气敏元件置于300℃的5ppm、30ppm、100ppm、200ppm以及300ppm的丙二醇气体中，结果显示丙二醇的响应值分别为27、75、87、90和94（参见图3）。

附图说明

图1为本发明制备获得的纳米棒自组装穗状纳米氧化锌的扫描电镜图。图中深色区域部分为局部放大图。

图2为本发明制备获得的纳米棒自组装穗状纳米氧化锌制成的气敏元件对各种气体的敏感性能测试结果对比图。

图3为本发明制备获得的纳米棒自组装穗状纳米氧化锌制成的气敏元件对不同浓度丙二醇气体的响应值对比图。

具体实施方式

实施例1

一种制备纳米棒自组装穗状纳米氧化锌的方法，其是通过以下步骤实现的：

（1）将2g硝酸锌溶解于50ml水中形成硝酸锌溶液，然后加入9ml的四乙基氢氧化铵，搅拌均匀，形成混合溶液；

（2）将步骤（1）中的混合溶液转移至反应釜内，在105℃恒温反应24h；

（3）反应完成后，自然冷却至室温，水洗，在空气环境下80℃下干燥至恒重，制得纳米棒自组装穗状纳米氧化锌。

实施例2

一种制备纳米棒自组装穗状纳米氧化锌的方法，其是通过以下步骤实现的：

（1）将3g硝酸锌溶解于50ml水中形成硝酸锌溶液，然后加入11ml的四乙基氢氧化铵，搅拌均匀，形成混合溶液；

（2）将步骤（1）中的混合溶液转移至反应釜内，在115℃恒温反应24h；

（3）反应完成后，自然冷却至室温，水洗，在空气环境下80℃下干燥至恒重，制得纳米棒自组装穗状纳米氧化锌。

实施例3

一种制备纳米棒自组装穗状纳米氧化锌的方法，其是通过以下步骤实现的：