[发明专利]一种ZnO二维多孔材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种ZnO二维多孔材料的制备方法。

背景技术

ZnO是一种应用十分广泛的宽禁带半导体材料，在发光、太阳能电池、场发射、光电和压电等领域具有十分重要的应用。多孔材料由于具有大比表面积和高孔隙率等特点，所以当其应用于吸附、催化、分离、隔声和气敏等领域时表现出优异的性能。中国专利CN1778763公开了将ZnO粉体和三氯甲烷加入高压釜中然后放入高温炉中加热到200 ℃以上，压力在2.5MPa以上处理3小时，再经500 ℃退火3小时，得到多孔纳米ZnO粉末。中国专利CN101786651A精细控制硝酸锌与氨水的反应，得到片状的碱式硝酸锌前驱物，再经过焙烧，得到多孔的ZnO纳米片。到目前为止，大部分制备ZnO多孔材料的方法都比较繁琐，条件苛刻，不适合大规模工业化生产。另外，颗粒尺寸为几十微米级的ZnO二维多孔材料少见报道。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种工艺简单、成本低廉的可大规模制备ZnO二维多孔材料的方法。

本发明的ZnO二维多孔材料的制备方法，其步骤如下：

1）将甘氨酸和硝酸锌完全溶于蒸馏水中，得到混合溶液，甘氨酸与硝酸锌的质量之比为1.4-3.5；

2）将装有上述混合溶液的坩埚置于马弗炉中于400～500 °C加热，溶液经历沸腾、起泡、变干并发生自蔓延燃烧，得到蓬松的泡沫；

3）将上述蓬松的泡沫在500 °C热处理5 h，得到结晶的ZnO二维多孔粉末。

本发明以甘氨酸为燃料，硝酸锌为氧化剂和锌源，通过溶液燃烧过程得到有机无机混合物，再经过热处理去除有机物并促使无机物晶化，得到结晶良好的ZnO二维多孔粉末。制备工艺简单，不需要任何模板或表面活性剂，非常适合于大规模工业化生产。

 

附图说明

图1为实施例1制备的ZnO二维多孔材料的场发射扫描电子显微镜照片；

图2为实施例1制备的ZnO二维多孔材料的透射电子显微镜照片；

图3为实施例1制备的ZnO二维多孔材料的粉末X射线衍射图谱；

图4为实施例2制备的ZnO二维多孔材料的场发射扫描电子显微镜照片；

图5为实施例3制备的ZnO二维多孔材料的低倍场发射扫描电子显微镜照片；

图6为实施例3制备的ZnO二维多孔材料的高倍场发射扫描电子显微镜照片。

具体实施方式

以下结合实施例进一步阐述本发明。但本发明不仅仅局限于下述实施例。

实施例1

将1.250 g 的硝酸锌Zn(NO₃)₂?6H₂O和1.750 g的甘氨酸C₂H₅NO₂完全溶于15 mL蒸馏水，得到混合溶液，再将装有上述溶液的坩埚置于马弗炉中于400 °C加热。溶液经历沸腾、起泡、变干并发生自蔓延燃烧，得到蓬松的泡沫状物质，将该物质进一步在500 °C热处理5小时即可得到ZnO二维多孔材料。

图1和图2分别为所获产物的场发射扫描电子显微镜照片和透射电子显微照片，可以看到产物多孔的微米级二维结构，且孔尺寸较为均匀。图3为产物的X射线衍射图谱，经与标准卡片对照可知，所得产物的物相为ZnO。

实施例2

将0.500 g 的Zn(NO₃)₂?6H₂O和1.750 g的 C₂H₅NO₂完全溶于15 mL蒸馏水，得到混合溶液，再将装有上述溶液的坩埚置于马弗炉中于400 °C加热。溶液经历沸腾、起泡、变干并发生自蔓延燃烧，得到蓬松的泡沫状物质，将该物质进一步在500 °C热处理5小时即可得到ZnO二维多孔材料。

图4为产物的场发射扫描电子显微镜照片，可以看到产物为高孔隙率的多孔的二维结构。

实施例3