[发明专利]一种模板法固相制备纳米氧化锌的方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种固相制备纳米氧化锌的方法，特别涉及以木素胺为模板分子制备纳米氧化锌的方法。

背景技术

木质素具有无毒、成本低廉、环境友好等特点, 有效利用木质素不仅可以节省自然资源，而且有利于保护环境。木质素的综合利用，是草浆黑液资源化治理的关键。在纳米材料的制备方法中，模板法能够更好地控制纳米材料的粒径、形貌，实现纳米材料合成和组装一体化，同时可以解决纳米材料的分散稳定性问题，并且合成过程相对简单，很多方法适合批量生产。模板剂主要有各种类型的表面活性剂、嵌段共聚物、非表面活性有机小分子、微乳液乳液滴及聚合物微球形成的胶体晶体等，木质素改性后形成的木素胺是网孔结构，用其作为模板剂合成纳米材料的相关文献未见报道。

纳米氧化锌（ZnO）晶体由于其禁带宽度大，激子结合能高，在短波光电器、场效应晶体管、变阻器、气体传感器、太阳能电池及催化等领域具有广泛的应用前景而倍受关注。其粒子尺寸小，比表面积大，具有明显的表面与界面效应等特点，在化学、光学、生物和电学等方面表现出许多独特的物理性能和化学性能。近年，随着工业的发展和进步，对氧化锌的需求日益增加，研究纳米氧化锌的光致发光可以深入对纳米氧化锌的认识，人们更加关注其研究。

固相化学反应法制备纳米ZnO，较气相法、液相法相比，合成工艺简单，粒径均匀，力度可控，减少硬团聚现象，且成本低、易操作、高产率、污染少。这些特点符合当今社会绿色化学发展的要求，在纳米材料的合成方面显示了较大的优势，正逐步发展成为合成领域的一个小小分支。在本发明中，使用木素胺为模板剂固相合成纳米氧化锌显示了优异的荧光性能。

发明内容    

本发明的目的是采用木素胺为模板剂，通过固相法合成并且经过不同温度下煅烧来制备纳米氧化锌，工艺简单，原料易于得到，成本低廉，污染较少，适于工业化生产。

本发明的技术方案是：一种木素胺模板法固相制备纳米氧化锌的方法，先将木质素合成为木素胺，然后以所制备的木素胺为模板固相制备纳米氧化锌。

（1）木素胺的合成步骤如下：

A、室温下称取一定质量的木质素，加入去离子水和0.4 mol﹒L^-1NaOH溶液，磁力搅拌10-20min后，加入一定体积的甲醛，搅拌10-20min，再加入一定量的胺，继续搅拌10-20min，所述的木质素：去离子水为（4-8）：（95-190）g/mL，木质素：NaOH为（4-8）：（5.5-10.0）g/mL，木质素：甲醛为（4-8）：（0.5-2.5）g/mL，木质素与胺质量比为（4-8）：（2.6-7.0）；

B、将上述溶液在65-95℃温度下回流3-5h，冷却至室温，过滤；

C、在滤液中加入10%的铁氰化钾溶液，待完全沉淀后，减压抽滤，用去离子水多次洗涤除去多余的铁氰化钾后，将滤饼放入恒温干燥箱中干燥10-12h，所述的干燥箱温度为50-60℃。

（2）以所制备的木素胺为模板固相制备纳米氧化锌的反应步骤如下：

A、取等物质的量的固态锌盐和碳酸钠分别研磨10-20 min，转移到同一研钵中，加入上述制备的木素胺于该研钵中继续研磨20-30min，得膏状混合物，所述的锌盐与木素胺以0.05mol锌盐加入1~3g木素胺的比例混合；

B、将所得膏状混合物用去离子水超声清洗，离心分离，沉淀用去离子水清洗2-3遍，再用无水乙醇清洗3-5遍，离心分离；

C、将分离后的固体放入恒温干燥箱中干燥10-12h，所述恒温干燥箱的温度为50-60℃；

D、最后将干燥后的固体于300-600℃温度下焙烧2-4h。

本发明的一个较优公开例中，所述的木质素为碱木质素。

本发明的一个较优公开例中，所述的胺是乙烯二胺，二乙烯三胺，三乙烯四胺、四乙烯五胺、己二胺中的任一种。

本发明的一个较优公开例中，所述的锌盐为硝酸锌。

按照本发明所公开的方法制备得到的纳米氧化锌，六方晶系铅锌矿结构。

本实验所用的试剂皆为分析纯，碱木质素为工业级，均为市售。

有益效果