CN101696028B - 油水两相界面间制备氧化锌纳米晶的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种油水两相界面间制备氧化锌纳米晶的方法，包括：(1)Zn盐与表面活性剂先后加入到有机溶剂中，80℃搅拌30min，待冷却后，弃去下层水相；(2)向上述加入去离子水，然后逐滴加入NaOH溶液，室温下，磁力搅拌1h，即得。本发明的制备方法简单，成本低，产率高，适合于工业化生产；所得氧化锌纳米晶粒径分布均匀，分散性好。

Description

油水两相界面间制备氧化锌纳米晶的方法

技术领域

本发明属氧化锌纳米晶的制备领域，特别是涉及一种油水两相界面间制备氧化锌纳米晶的方法。

背景技术

近年来，纳米材料的特殊性质受到了普遍关注，这吸引了大批学者对纳米材料的合成进行了广泛的研究。由于颗粒尺寸的细微变化，比表面积急剧增加，使得纳米氧化锌产生起本体块状物所不具有的表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应等，因而纳米氧化锌具有普通氧化锌产品不具有的特殊功能。在紫外线照射下，纳米ZnO光催化反应可除去多种有毒气体，并能与多种有机物(包括细菌内的有机物)发生氧化反应，从而把大多数病毒和细菌杀死，因此可被广泛应用于空气净化、废水处理等领域【井力强等，高等学校化学学报，2001，22(11)：1885-1888】。在日用化妆品中添加纳米ZnO，既能屏蔽紫外线防晒，又能抗菌保健、防衰老，具有很好的护肤美容作用【梁忠友，陶瓷研究，1999，14(1)：13-15】。利用掺杂制备的纳米ZnO薄膜，具有优异的光电性能，如高的电导率、宽的禁带宽度(室温下Eg＝3.37eV)等，因此可应用于太阳能电池、电致发光等方面【张志焜，国防工业出版社，2000，107】。在纤维纺织品、服饰等中掺入纳米ZnO，既有屏蔽紫外线的功能，又有抗菌、防霉、除臭的奇特功效。

纳米材料的制备方法很多，在聚氧乙烯壬基苯基醚和环己烷的非离子体系中，利用逆向胶束微反应器制备方式，氨催化水解二丁醇锌制备得到超细ZnO粒子【Daisuke K，etc，Langmuir，2000，16(9)：4086-4089】，这样的方法虽然产品的粒径控制效果很好，但是产量受到了一定的限制。将水热合成法与模板技术相结合，也制得了不同形态、不同尺寸的ZnO粉体【Dairong Chen，etc，Solid State Communications，2000，113：363-366】，但是高温高压的反应设备较贵，投资较大。溶胶凝胶法也可以制得20nm的氧化锌材料【张丽华，功能材料，1998，(10)：604-610】，但是这样的方法通常原料的成本高，而且沉淀物的洗涤、过滤和干燥需要很高的技术。因此，寻求一种制备氧化锌纳米粒子的简便方法，提高产量，有着重要的意义。

另一方面，通过两相界面反应可以制备出金属和氧化物胶体【M.Brust，etc，Soc.Chem.Commun.1994，7，801；S.A.Vorobyova，etc，Mater.Lett.2004，58，863.】。通过有机相和水相两相界面反应制备纳米晶，兼顾有有机相和水相的合成环境，既吸收了有机相和水相合成的优点，同时又有效克服了有机相和水相合成的缺点，避免了昂贵的有机原料和能耗高的制备工艺。同时，水相合成的氧化锌纳米颗粒极大程度上限制了纳米氧化锌的应用，而油水界面间制备的氧化锌纳米晶为其在有机相中的应用，以及氧化锌纳米晶的表面修饰奠定了基础。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种油水两相界面间制备氧化锌纳米晶的方法，该方法简单，成本低，产率高，适合于工业化生产。

本发明的一种油水两相界面间制备氧化锌纳米晶的方法，包括：

(1)取0.04M-0.4M的Zn盐与0.04M-0.4M的表面活性剂先后加入到有机溶剂中，80℃搅拌30min，待冷却后，弃去下层水相；

(2)向上述加入去离子水，然后逐滴加入0.04M-0.4M的NaOH溶液，室温下，磁力搅拌1h，即得。

所述步骤(1)中Zn盐为ZnSO₄溶液。

所述步骤(1)表面活性剂为CH₃(CH₂)₇CH＝CH(CH₂)₇COONa。

所述步骤(1)有机溶剂为C₆H₁₄。

所述步骤(1)Zn盐与表面活性剂的摩尔比为1∶2。

所述步骤(2)Zn盐与NaOH的摩尔比为1∶5。

所述步骤(1)Zn盐为2.5ml 0.4M的ZnSO₄溶液，表面活性剂为5ml 0.4M的CH₃(CH₂)₇CH＝CH(CH₂)₇COONa，有机溶剂为50ml的C₆H₁₄。

所述步骤(2)去离子水与NaOH溶液为12.5ml。

所述步骤(2)氧化锌纳米晶的粒径为6-11nm。

本发明首先利用加热回流的方式使得ZnSO₄和CH₃(CH₂)₇CH＝CH(CH₂)₇COONa反应，并最终获得分散在C₆H₁₄中的油酸锌，然后待此溶液冷却以后，转移到锥形瓶中，弃去下层水相，并向其中加入去离子水，然后逐滴滴入NaOH水溶液，在磁力搅拌的条件下，最终获得分散在C₆H₁₄中的氧化锌纳米颗粒，为氧化锌纳米颗粒的制备与应用打下了良好的基础。

有益效果

(1)本发明制备方法简单，温度低，易于操作，重复性好，产率高，成本低，适合于工业化生产；

(2)本发明所得氧化锌纳米晶粒径分布均匀，分散性好。

附图说明

图1是本发明的工艺流程；

图2是实施方案1所得的氧化锌的X射线衍射图，衍射峰位与氧化锌的标准峰位一致；

图3是实施方案1所得的氧化锌的透射电镜图片，粒子平均粒径在8nm左右；

图4是实施方案2所得的氧化锌的透射电镜图片，粒子平均粒径在11nm左右；

图5是实施方案3所得的氧化锌的透射电镜图片，粒子平均粒径在6nm左右。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

(1)2.5ml 0.4M ZnSO₄溶液与5ml 0.4M CH₃(CH₂)₇CH＝CH(CH₂)₇COONa先后置于盛有50ml C₆H₁₄的三颈烧瓶中，与80℃下搅拌30min，待冷却后，移入锥形瓶，弃去下清液；

(2)向锥形瓶中加入12.5ml去离子水，12.5ml 0.4MNaOH溶液逐滴加入，室温下，磁力搅拌1h。最终得到氧化锌纳米颗粒。

方案1制得的ZnO纳米粒子的透射电镜图片见图3，由图估算出粒子的平均粒径约为8nm，分散性能较好。样品的X射线衍射图谱见图2，衍射峰位与氧化锌的标准峰位一致，通过Scherrer公式计算所得的粒径大小与TEM图片所得大小相当。

实施例2

(1)2.5ml 0.1M ZnSO₄溶液与5ml 0.1M CH₃(CH₂)₇CH＝CH(CH₂)₇COONa先后置于盛有50ml C₆H₁₄的三颈烧瓶中，与80℃下搅拌30min，待冷却后，移入锥形瓶，弃去下清液；

(2)向锥形瓶中加入12.5ml去离子水，12.5ml 0.1MNaOH溶液逐滴加入，室温下，磁力搅拌1h。最终得到氧化锌纳米颗粒。

方案2制得的ZnO纳米粒子的透射电镜图片见图4，由图估算出粒子的平均粒径约为11nm，粒径较方案1所得样品的粒径有所增大，这说明在方案2浓度下实施本发明所得到的超细粉体粒径会变大。

实施例3

(1)2.5ml 0.04M ZnSO₄溶液与5ml 0.04M CH₃(CH₂)₇CH＝CH(CH₂)₇COONa先后置于盛有50ml C₆H₁₄的三颈烧瓶中，与80℃下搅拌30min，待冷却后，移入锥形瓶，弃去下清液；

(2)向锥形瓶中加入12.5ml去离子水，12.5ml 0.04MNaOH溶液逐滴加入，室温下，磁力搅拌1h。

方案3制得的ZnO纳米粒子的透射电镜图片见图5，由图估算出粒子的平均粒径约为6nm，分散性能较好。通常情况下，反应物的浓度高，生成的纳米颗粒比较小，但是考虑到晶体成核速率与晶体生长速率的竞争关系，当浓度低到一定程度的时候，提供给晶体生长的原料较少，此时生成的纳米晶粒径反而变小。

Claims (6)

1.一种油水两相界面间制备氧化锌纳米晶的方法，包括：

(1)取0.04M-0.4M的Zn盐与0.04M-0.4M的表面活性剂先后加入到C₆H₁₄中，80℃搅拌30min，待冷却后，弃去下层水相，其中，Zn盐与表面活性剂的摩尔比为1∶2；

(2)向上述体系加入去离子水，然后逐滴加入0.04M-0.4M的NaOH溶液，室温下，磁力搅拌1h，即得，其中，Zn盐与NaOH的摩尔比为1∶5。

2.根据权利要求1所述的一种油水两相界面间制备氧化锌纳米晶的方法，其特征在于：所述步骤(1)中Zn盐为ZnSO₄溶液。

3.根据权利要求1所述的一种油水两相界面间制备氧化锌纳米晶的方法，其特征在于：所述步骤(1)表面活性剂为CH₃(CH₂)₇CH＝CH(CH₂)₇COONa。

4.根据权利要求1所述的一种油水两相界面间制备氧化锌纳米晶的方法，其特征在于：所述步骤(1)Zn盐为2.5ml 0.4M的ZnSO₄溶液，表面活性剂为5ml 0.4M的CH₃(CH₂)₇CH＝CH(CH₂)₇COONa，有机溶剂为50ml的C₆H₁₄。

5.根据权利要求1所述的一种油水两相界面间制备氧化锌纳米晶的方法，其特征在于：所述步骤(2)去离子水与NaOH溶液为12.5ml。

6.根据权利要求1所述的一种油水两相界面间制备氧化锌纳米晶的方法，其特征在于：所述步骤(2)氧化锌纳米晶的粒径为6-11nm。

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