[发明专利]一种通过碱腐蚀反应制备氧化锌纳米空心球的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氧化锌纳米空心球的制备方法，更确切地说涉及一种通过碱腐蚀反应制备氧化锌纳米空心球的方法，制备的空心球可用于生物医药、气敏和发光器件。属于纳米材料领域。

背景技术

氧化锌是一种用途十分广泛的功能材料，被广泛用于制作生物医药载体、气敏组件、发光器件等重要的工业技术领域。氧化锌材料应用的基础在于它们独特的物理特性，如材料的光谱特性，能带特性等。特别是氧化锌的能谱带隙受形貌、尺寸和结构影响，近年来大量的研究集中于制备不同形貌和结构的氧化锌纳米晶，如纳米线、纳米棒、纳米管、花状、四叉状和空心球等。虽然氧化锌纳米空心球的研究有少量的报导，但是对于利用新的机制制备纳米空心球几乎空白，主要制备机理还是Oswald熟化机制，而且大都采用有机的复杂工艺。

由Li等提出用配位共聚物为反应物制备氧化锌纳米空心球，洗涤工艺复杂(Li.Z.Q.；Xie.Y.；Xiong Y.J.；Zhang.R.New J.Chem.2003，27，118).Zeng等提出用锌粉作原料，用氧化还原反应合成氧化锌空心球(Liu.B.；Zeng.H.C.J.Am.Chem.Soc.2004，126，16744)，Yan等提出用碱式碳酸锌做前驱体通过熟化机制制备了氧化锌空心球(Yan，C.L.；Xue.D.F.J.PHys.Chem.B.2006，110，11076)，得到的氧化锌空心球大小不均一，团聚严重。然而用新机制合成氧化锌纳米空心球的报道依然少见诸报道，开展这方面的研究发明，对拓展氧化锌纳米空心球的潜在应用(如生物医药载体、发光器件)具有重要的理论和实际意义。

发明内容

本发明目的在于提供一种通过碱腐蚀反应制备氧化锌纳米空心球的方法，其特征在于以首先以Zn(Ac)₂溶液为起始反应物，加氨水调节至PH＝11.5-14，使用乙醇作溶剂，在高温下Zn(NH₃)₄²⁺与过量的氨水发生水热反应，由此可见本发明它使用Zn(NH₃)₄²⁺的氨水溶液为前驱体，通过使用乙醇作溶剂，利用醇和水的极性差异，在180℃温度下Zn(NH₃)₄²⁺与过量的氨水发生水热反应，首先形成氧化锌纳米棒，并逐步消耗尺寸大的纳米棒形成均匀大小的氧化锌纳米棒束，过量的氨水首先与中心稠密区发生反应，最终形成纳米空心球。整个工艺过程是在水热釜中进行，无需任何保护气氛，工艺路线简洁，无需任何复杂实验设备，反应快速，是一种高效快捷环境友好的制备高质量氧化锌纳米空心球的方法。

本发明是这样实施的：使用的原料为醋酸锌、浓氨水、无水乙醇、去离子水，其中醋酸锌作为起始反应物，以氨水作配位剂，PH值控制在11.5-14之间制备Zn(NH₃)₄²⁺氨水溶液作为前驱体，过量氨水在乙醇水溶液中作沉淀剂，180℃反应3-24h得到高质量氧化锌纳米空心球。

具体工艺如图1所示

(1)首先配制溶液A：将一定量的Zn(Ac)₂·2H₂O溶解于去离子水中，在400-600转/分钟转速搅拌下溶解，得到浓度为0.1-1M的水溶液。

(2)与此同时配制溶液B：1-5M的浓氨水溶液。

(3)待A溶液中Zn(Ac)₂稳定溶解，完全透明后，在400-600转/分钟转速磁力搅拌下逐滴加入B溶液，A溶液立即产生白色沉淀，磁力搅拌下随着氨水的逐渐加入，白色沉淀迅速溶解，形成稳定的Zn(NH₃)₄²⁺的氨水溶液。直至溶液的pH值到11.5-14，得到C溶液。

(4)迅速取C溶液5-10mL加入到55-70mL mL无水乙醇中，转移至Teflon管中，容积填积率为70-90％。于180℃水热反应3-24h，得到白色氧化锌纳米空心球沉淀。

(5)将步骤(4)所得到的沉淀物，先用去离子水再用无水乙醇各洗涤3次，最后在60℃-70℃条件下，真空干燥2-4小时。

本发明提供的通过碱腐蚀反应制备氧化锌纳米空心球的方法，其特点是：

(1)以Zn(Ac)₂·2H₂O为起始反应物制备氧化锌纳米空心球，没有杂质的引入，不会影响沉淀的洗涤和氧化锌的纯度。