[发明专利]网状纳米孔氧化锌微米空心球及其制备方法

说明书

技术领域本发明涉及一种氧化锌空心球及制法，尤其是一种网状纳米孔氧化锌微米空心球及其制备方法。

背景技术随着现代工业的飞速发展，人们在享受现代科技带来的好处的同时，也尝到了工业化留给我们的恶果-环境污染。自从发现半导体材料在光照后可以催化降解有机污染物以来，寻求高效、无毒的催化剂一直是人们努力的目标，并且已经取得非常丰硕的研究和应用成果。半导体材料，尤其是宽带隙半导体，如二氧化钛、氧化锌等在废水处理、空气净化、光化学电池等方面都显示出了广阔的应用前景。提高光催化反应效率的一个重要条件就是催化材料具有比较高的比表面积，纳米材料正好满足这一要求。但是当材料减小到一定尺度，尤其是纳米颗粒，由于其表面的静电作用而产生的团聚现象一直是阻碍着纳米粉体材料应用的一个难题。空心球结构的纳米材料具有比重轻、比表面积大、渗透性强等特点，在药物输运载体、化学反应载体、化妆品、涂料、催化和光催化材料等方面有着重要的应用前景，特别是在催化领域，可以进一步克服纳米颗粒团聚的问题。目前，人们为了获得空心球结构的纳米粉体材料，作了一些尝试和努力，如在2007年3月21日公告的中国发明专利说明书CN 1305803C中披露的一种“以锌粉为原料的氧化锌空心球的制备方法”。它采用湿化学方法，即以锌粉为原料，用酸处理过量的锌粉的表面，以氨水作沉淀剂，在液相中先形成Zn核/Zn(OH)₂壳复合粒子沉淀物，沉淀物经分离、洗涤和干燥后，再经600～950℃煅烧，使Zn(OH)₂壳层分解为ZnO，同时锌核挥发或氧化，从而形成氧化锌空心球结构。但是，这种制备方法存在着不足之处，首先，不能制出其表面为网状纳米尺寸多孔结构的氧化锌微米空心球；其次，它是以锌粉为起始原料，因此制备出的氧化锌空心球的形状和质量完全依赖于原料锌粉的形状和质量，其最终生成的氧化锌空心球的直径与起始锌粉尺寸的大小相当，如要获得尺寸均匀的氧化锌空心球，就必须对锌粉进行筛选，这将使生产的成本加大；再次，制备中得到的前驱产物为Zn/Zn(OH)₂的核/壳结构，需要在较高的温度600～900℃下煅烧，使表面Zn(OH)₂转化成氧化锌，同时使里面的锌蒸发和氧化，因此球中空心部分的形状和尺寸较难控制；最后，制备中需使用有机溶剂乙醇，不仅增大了成本，还易对环境造成污染。

发明内容本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种球表面为网状纳米尺寸多孔结构的网状纳米孔氧化锌微米空心球。

本发明要解决的另一个技术问题为提供一种不受原料的形状和质量制约、烧结温度低的网状纳米孔氧化锌微米空心球的制备方法。

为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为：网状纳米孔氧化锌微米空心球包括氧化锌空心球，特别是所说氧化锌空心球为氧化锌微米空心球，所说氧化锌微米空心球的表面为网状纳米孔，其中，氧化锌微米空心球的球径为1～10μm，网状纳米孔的孔径为50～100nm。

作为网状纳米孔氧化锌微米空心球的进一步改进，所述的氧化锌微米空心球的球径为4～6μm。

为解决本发明的另一个技术问题，所采用的另一个技术方案为：网状纳米孔氧化锌微米空心球的制备方法包括液相化学法，特别是它是按以下步骤完成的：(a)按照锌盐∶螯和剂∶柠檬酸钠∶水＝1∶0.5～1.5∶0.05～0.15∶50～150的摩尔比例，称量后置于容器内搅拌溶解，在密封状态下于70～100℃保温3～10小时得到产物；(b)先对产物进行过滤，并用水清洗一次以上，再将其于300～500℃下加热1～3小时，制得网状纳米孔氧化锌微米空心球。

作为网状纳米孔氧化锌微米空心球的制备方法的进一步改进，所述的锌盐为硝酸锌或醋酸锌或氯化锌或硫酸锌；所述的螯和剂为尿素或氨水或六次甲基四胺或氢氧化氨；所述的水为去离子水或蒸馏水；所述的产物为白色沉淀物；所述的对白色沉淀物过滤后，用水清洗的次数为≤5次。