權(quán)利要求

1.微納米結(jié)構(gòu)的Zn(OH) 2和ZnO的可控制備方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟(1)：在嚴格控制溫度下，用直流電源提供電解的能量，用鋅片作為陽極，用自制鉑針作為陰極，用硝酸鈉作為電解液，回路中加入電阻穩(wěn)定電流； 步驟(2)：當陰陽兩電極間施加一定范圍的電壓和電流時，陰極發(fā)生電解H 2O,產(chǎn)生大量OH–； 步驟(3)：電解過程中陽極Zn片被消耗，溶液逐漸由無色變?yōu)榘咨蚧野咨?/span> 步驟(4)：在磁力攪拌子持續(xù)攪拌下電解一段時間，得到白色濁液或灰白色濁液； 步驟(5)：將濁液離心分離，用蒸餾水洗滌3～4次，真空干燥至恒重，研磨，得到白色產(chǎn)物即為納米Zn(OH) 2粉末，或者得到灰白色產(chǎn)物即為納米ZnO。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微納米結(jié)構(gòu)的Zn(OH) 2和ZnO的可控制備方法，其特征在于：在步驟(1)中，所述電解液為1～5g/L的硝酸鈉溶液。 

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微納米結(jié)構(gòu)的Zn(OH) 2和ZnO的可控制備方法，其特征在于：在步驟(1)中，兩電極之間的距離為0.5～2.0cm，電源正極和陽極Zn片之間加入1～5kΩ電阻來穩(wěn)定電流，陰陽兩極插入液面以下的深度為3cm。 

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微納米結(jié)構(gòu)的Zn(OH) 2和ZnO的可控制備方法，其特征在于：在步驟(1)中，陰極為自制直徑0.5～1.5mm、長10～15mm的鉑針，鉑針密封于石英管中且露出石英管的長度為0.5～1.5mm；陽極鋅片在使用前由以下工藝進行處理：用砂紙打磨、拋光后先在丙酮中浸泡10～15min，再在去離子水中超聲洗滌10～15min，以除去表面的油脂。 

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微納米結(jié)構(gòu)的Zn(OH) 2和ZnO的可控制備方法，其特征在于：在步驟(2)中，當電壓為20～160V、電流為20～120mA時，陰極發(fā)生電解H 2O,產(chǎn)生大量OH –。 

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微納米結(jié)構(gòu)的Zn(OH) 2和ZnO的可控制備方法，其特征在于：在步驟(3)持續(xù)電解過程中，溶液的溫度保持在5～40℃，反應時間為0.5～3.0h，制備得到的產(chǎn)物為微納米結(jié)構(gòu)的Zn(OH) 2；溶液的溫度保持在40～60℃，反應時間為0.5～3.0h，制備得到的產(chǎn)物為微納米結(jié)構(gòu)的Zn(OH) 2和ZnO的混合物；溶液的溫度保持在60～90℃，反應時間為0.5～3.0h，制備得到的產(chǎn)物為微納米結(jié)構(gòu)的ZnO。 

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微納米結(jié)構(gòu)的Zn(OH) 2和ZnO的可控制備方法，其特征在于：在步驟(4)的反應過程中，溶液攪拌的速度為90～150r/min。 

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微納米結(jié)構(gòu)的Zn(OH) 2和ZnO的可控制備方法，其特征在于：在步驟(5)中，反應結(jié)束后，離心分離的轉(zhuǎn)速為8000～12000r/min。 

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微納米結(jié)構(gòu)的Zn(OH) 2和ZnO的可控制備方法，其特征在于：在步驟(5)中，所述干燥是在40～70℃下真空干燥。

說明書

微納米結(jié)構(gòu)的Zn(OH) 2和ZnO的可控制備方法

技術領域

本發(fā)明屬于納米材料制備技術領域，尤其涉及利用電解法可控制備微納米結(jié)構(gòu)的Zn(OH) 2和ZnO的方法。

背景技術

納米材料具有小尺寸效應、量子尺寸效應、宏觀量子隧道效應等特點，這些效應使得它在力學、光學、電學、磁學、生物學、催化等領域具有超越普通材料的特異性能。因此，材料的納米化是擴大其在催化、醫(yī)療、冶金和電子等方面應用的一個重要方向。目前，納米材料的研究領域主要包括：改進常規(guī)制備方法，探索新的制備技術；精確調(diào)控合成具有一定尺寸和特殊形貌的納米材料；納米材料在環(huán)境、生物、醫(yī)學等領域中的應用研究等。由于納米材料的制備方法在當前納米材料科學研究中占有極其重要的地位，新的制備工藝過程的研究對納米材料的微觀結(jié)構(gòu)、性能和應用有著極大的影響，因此探索納米材料的制備新方法意義重大。

氫氧化鋅主要用于生產(chǎn)鋅化合物的前軀體，如氧化鋅、硫酸鋅、硝酸鋅等。一般由鋅鹽溶液中加入適量強堿如氫氧化鈉、氫氧化鉀等制得。該制備過程用到鋅鹽和堿，原料成本高，多余的硝酸鋅鹽和堿對環(huán)境有毒；另外，用普通氫氧化鋅作為鋅鹽前驅(qū)體報道較多，而極少有文章提到用微納米級Zn(OH) 2直接用作鋅前軀體合成各種含鋅納米材料的。納米ZnO是一種n型半導體，具有寬帶隙(3.37eV)和高激子束縛能(60meV)，因而被廣泛應用于電子、陶瓷、壓敏電阻、光敏器件、氣敏傳感器、太陽能電池、化妝品、光催化等領域。制備納米氧化鋅的常用方法有：水熱合成法、直接沉淀法、溶膠-凝膠法和熱分解法等，這些方法或多或少都存在一定的缺陷。如均勻沉淀法會出現(xiàn)后沉淀和混晶共沉淀現(xiàn)象，反應過程中溶液pH控制范圍窄；水熱法專用的高壓釜價格昂貴，設備投資費用較大，制備條件苛刻；沉淀法反應過程難以控制，粒徑分布范圍寬,分散性較差,去除陰離子困難較大；溶膠-凝膠法使用的有機溶劑通常有毒，原料成本昂貴、工藝復雜、反應溫度較高，制備的ZnO納米顆粒易團聚。電化學法通常用硝酸鋅水溶液作為電解液，通過陰極還原在襯底上制備薄膜，產(chǎn)規(guī)模較小，合成產(chǎn)品成分、結(jié)晶度很難控制。因此，發(fā)展新穎的制備方法成為國內(nèi)外納米ZnO研究的一個熱點領域。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有Zn(OH) 2和ZnO納米粒子的制備過程復雜、條件苛刻、生產(chǎn)成本偏高、污染環(huán)境等缺陷，提供一種微納米結(jié)構(gòu)的Zn(OH) 2和ZnO的可控制備方法，即基于溫度調(diào)控的電解法一步制備分散性好、純度高的微納米Zn(OH) 2和ZnO的方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：

一種微納米結(jié)構(gòu)的Zn(OH) 2和ZnO的可控制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟(1)：在嚴格控溫下，用直流電源提供電解的能量，用鋅片作為陽極，用自制鉑針作為陰極，用硝酸鈉作為電解液，回路中加入電阻穩(wěn)定電流；

步驟(2)：當陰陽兩電極間施加一定范圍的電壓和電流時，陰極發(fā)生電解H 2O,產(chǎn)生大量OH -。

步驟(3)：電解過程中陽極Zn片被消耗，溶液由無色逐漸變?yōu)榘咨蚧野咨?/span>

步驟(4)：在磁力攪拌下持續(xù)電解一段時間，得到白色濁液或灰白色濁液；

步驟(5)：將濁液離心分離，用蒸餾水洗滌3～4次，真空干燥至恒重，研磨，得到白色產(chǎn)物即為納米Zn(OH) 2粉末，或者得到灰白色產(chǎn)物即為納米ZnO。

優(yōu)選地，在步驟(1)中，所述電解液為1～5g/L的硝酸鈉溶液。

優(yōu)選地，在步驟(1)中，兩電極之間的距離為0.5～2.0cm，電源正極和陽極Zn片之間加入1～5kΩ電阻來穩(wěn)定電流，陰陽兩極插入液面以下的深度為3cm。

優(yōu)選地，在步驟(1)中，陰極為自制直徑0.5～1.5mm、長10～15mm的鉑針，鉑針密封于石英管中且露出石英管的長度為0.5～1.5mm；陽極鋅片在使用前由以下工藝進行處理：用砂紙打磨、拋光后先在丙酮中浸泡10～15min，再在去離子水中超聲洗滌10～15min，以除去表面的油脂。

優(yōu)選地，在步驟(2)中，當電壓為20～160V、電流為20～120mA時，陰極發(fā)生電解H 2O,產(chǎn)生大量OH -。

優(yōu)選地，在步驟(3)中，持續(xù)電解過程中，溶液的溫度保持在5～40℃，反應時間為0.5～3.0h，制備得到的產(chǎn)物為微納米結(jié)構(gòu)的Zn(OH) 2；溶液的溫度保持在40～60℃，反應時間為0.5～3.0h，制備得到的產(chǎn)物為微納米結(jié)構(gòu)的Zn(OH) 2和ZnO的混合物；溶液的溫度保持在60～90℃，反應時間為0.5～3.0h，制備得到的產(chǎn)物為微納米結(jié)構(gòu)的ZnO。

優(yōu)選地，在步驟(4)中，反應過程中，溶液攪拌的速度為90～150r/min。

優(yōu)選地，在步驟(5)中，反應結(jié)束后，離心分離的轉(zhuǎn)速為8000～12000r/min。

優(yōu)選地，在步驟(5)中，所述干燥是在40～70℃下真空干燥。

一種Zn(OH) 2和ZnO納米粒子的制備裝置,包括直流穩(wěn)壓穩(wěn)流電源1、冷凝管5、反應容器9、恒溫浴池8和磁力攪拌器16，所述反應容器9放置在恒溫浴池8中，恒溫浴池8放置在磁力攪拌器16上。

所述反應容器9的頂部蓋板14上安裝有與反應容器9內(nèi)部相通的冷凝管，所述反應容器9的內(nèi)部盛有電解質(zhì)溶液10，所述直流穩(wěn)壓穩(wěn)流電源1的電源正極2通過導線連接回路電阻4和鋅片陽極11，所述鋅片陽極11從反應容器9的頂部伸入反應容器9內(nèi)部的電解質(zhì)溶液10中，所述直流穩(wěn)壓穩(wěn)流電源1的電源負極3通過導線連接鉑針陰極12，所述鉑針陰極12從反應容器9的頂部伸入反應容器9內(nèi)部的電解質(zhì)溶液10中；所述直流穩(wěn)壓穩(wěn)流電源1、回路電阻4、鋅片陽極11、電解質(zhì)溶液10和鉑針陰極12的針尖13構(gòu)成電解回路。

優(yōu)選地，所述冷凝管的下端開設有冷凝水入口7，所述冷凝管的上端開設有冷凝水出口6。

優(yōu)選地，所述恒溫浴池8的底部安裝有磁力攪拌器16，磁子15在反應容器8的底部居中處放置。

優(yōu)選地，所述蓋子14由聚四氟乙制成。

優(yōu)選地，所述反應容器9可以為250mL的三頸燒瓶。

相比于現(xiàn)有技術的缺點和不足，本發(fā)明具有以下有益效果：

(1)本發(fā)明用鉑針為陰極，鋅片為陽極，NaNO 3溶液為電解質(zhì)，通過犧牲陽極Zn片的電解技術，當控制反應溫度為5～40℃，制備得到的產(chǎn)物為分散性好、純度高的微納米結(jié)構(gòu)的Zn(OH) 2；當控制溶液的溫度在40～60℃，制備得到的產(chǎn)物為微納米結(jié)構(gòu)的Zn(OH) 2和ZnO的混合物；當控制溶液的溫度在60～90℃，制備得到分散性好、純度高的微納米結(jié)構(gòu)的ZnO；

(2)本發(fā)明通過電解的原理，促使氧化、分解等反應的進行來制備納米粒子；

(3)本發(fā)明裝置簡單，操作方便，條件溫和(無需其他氣體保護)，過程可控(控制反應溫度、電解電壓等，可以獲得不同結(jié)構(gòu)、不同粒徑的微納米粒子)，是一種環(huán)境友好的綠色制備新技術；

(4)本發(fā)明反應過程所用的化學試劑種類少，用量低，減小了對環(huán)境的污染；嚴格控制反應溫度，可以獲得純度高、顆粒均勻的目標產(chǎn)物。

附圖說明

為了更加清晰的理解本發(fā)明，通過結(jié)合說明書附圖與示意性實施例，進一步介紹本專利，附圖與實施例是用來解釋說明，并不構(gòu)成對本專利的限定。

圖1是本發(fā)明電解法制備微納米Zn(OH) 2和ZnO的裝置，其中：1.直流穩(wěn)壓穩(wěn)流電源，2.電源正極，3.電源負極，4.電阻，5.冷凝管，6.冷卻水出口，7.冷卻水入口，8.恒溫浴池，9.反應容器，10.電解質(zhì)溶液，11.鋅片陽極，12.鉑針陰極，13.鉑針，14.蓋子，15.磁力攪拌子，16.磁力攪拌器。

圖2是本發(fā)明中不同反應溫度下制備過程中溶液pH值的變化曲線，其中：a 20℃；b50℃；c 80℃。

圖3是本發(fā)明中樣品的紅外光譜圖，其中：a 20℃Zn(OH) 2；b 50℃Zn(OH) 2/ZnO混合物；c 80℃ZnO。

圖4是本發(fā)明中樣品的XRD譜圖，其中：a 20℃Zn(OH) 2；b 40℃Zn(OH) 2；c 50℃Zn(OH) 2/ZnO混合物；d 60℃ZnO；e 80℃ZnO。

圖5是本發(fā)明中樣品的SEM形貌圖，其中：a 20℃Zn(OH) 2；b 40℃Zn(OH) 2；c 50℃Zn(OH) 2/ZnO混合物；d 60℃ZnO；e 80℃ZnO。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實施例1

本發(fā)明專利一種微納米結(jié)構(gòu)的Zn(OH) 2的制備方法，是以濃度為2g/L的硝酸鈉溶液為電解液，鋅片為陽極(厚0.2mm)，針狀鉑絲為陰極(直徑0.5mm)，電解液溫度嚴格保持在20℃，并以100r/min對溶液進行持續(xù)攪拌。用2kΩ電阻來穩(wěn)定電流，當直流高壓電源提供80V的電壓和80mA電流時，陽極鋅片逐漸消耗，溶液逐漸變?yōu)榘咨珴嵋?。持續(xù)電解2h，將白色濁液超聲分散20min，10000r/min高速離心分離，產(chǎn)物用蒸餾水洗滌數(shù)次，40℃真空干燥至恒重，得到白色產(chǎn)物即為Zn(OH) 2，其FT-IR、XRD和SEM分別見圖3a、圖4a和圖5a。

實施例2

本發(fā)明專利一種微納米結(jié)構(gòu)的Zn(OH) 2的制備方法，是以濃度為2.0g/L的硝酸鈉溶液為電解液，鋅片為陽極(厚0.2mm)，針狀鉑絲為陰極(直徑0.5mm)，電解液溫度保持在30℃，并以100r/min對溶液進行持續(xù)攪拌。用2kΩ電阻來穩(wěn)定電流，當直流高壓電源提供80V的電壓和80mA電流時，陽極鋅片逐漸消耗，溶液逐漸變?yōu)榘咨珴嵋?。持續(xù)電解2h，將白色濁液超聲分散20min，10000r/min高速離心分離，產(chǎn)物用蒸餾水洗滌數(shù)次，30℃真空干燥至恒重，得到白色產(chǎn)物即為Zn(OH) 2。

實施例3

本發(fā)明專利一種微納米結(jié)構(gòu)的Zn(OH) 2的制備方法，是以濃度為2g/L的硝酸鈉溶液為電解液，鋅片為陽極(厚0.2mm)，針狀鉑絲為陰極(直徑0.5mm)，電解液溫度保持在40℃，并以100r/min對溶液進行持續(xù)攪拌。用2kΩ電阻來穩(wěn)定電流，當直流高壓電源提供80V的電壓和80mA電流時，陽極鋅片逐漸消耗，溶液逐漸變?yōu)榘咨珴嵋?。持續(xù)電解2h，將白色濁液超聲分散20min，10000r/min高速離心分離，產(chǎn)物用蒸餾水洗滌數(shù)次，30℃真空干燥至恒重，得到白色產(chǎn)物即為Zn(OH) 2。其XRD和SEM分別見圖4b和圖5b。

實施例4

本發(fā)明專利一種微納米結(jié)構(gòu)的Zn(OH) 2/ZnO的制備方法，是以濃度為2g/L的硝酸鈉溶液為電解液，鋅片為陽極(厚0.2mm)，針狀鉑絲為陰極(直徑0.5mm)，電解液溫度保持在50℃，并以100r/min對溶液進行持續(xù)攪拌。用2kΩ電阻來穩(wěn)定電流，當直流高壓電源提供80V的電壓和80mA電流時，陽極鋅片逐漸消耗，溶液逐漸變?yōu)榘咨珴嵋?。持續(xù)電解2h，將白色濁液超聲分散20min，10000r/min高速離心分離，產(chǎn)物用蒸餾水洗滌數(shù)次，40℃真空干燥至恒重，得到白色產(chǎn)物即為Zn(OH) 2和ZnO混合物。其FT-IR、XRD和SEM分別見圖3b、圖4c和圖5c。

實施例5

本發(fā)明專利一種微納米結(jié)構(gòu)的ZnO的制備方法，是以濃度為2g/L的硝酸鈉溶液為電解液，鋅片為陽極(厚0.2mm)，針狀鉑絲為陰極(直徑0.5mm)，電解液溫度保持在60℃，并以100r/min對溶液進行持續(xù)攪拌。用2kΩ電阻來穩(wěn)定電流，當直流高壓電源提供80V的電壓和80mA電流時，陽極鋅片逐漸消耗，溶液逐漸變?yōu)榛野咨珴嵋骸３掷m(xù)電解2h，將灰白色濁液超聲分散20min，11000r/min高速離心分離，產(chǎn)物用蒸餾水洗滌數(shù)次，50℃真空干燥至恒重，得到白色灰白色產(chǎn)物即為ZnO。其XRD和SEM分別見圖4d和圖5d。

實施例6

本發(fā)明專利一種微納米結(jié)構(gòu)的ZnO的制備方法，是以濃度為2g/L的硝酸鈉溶液為電解液，鋅片為陽極(厚0.2mm)，針狀鉑絲為陰極(直徑0.5mm)，電解液溫度保持在70℃，并以100r/min對溶液進行持續(xù)攪拌。用2kΩ電阻來穩(wěn)定電流，當直流高壓電源提供80V的電壓和80mA電流時，陽極鋅片逐漸消耗，溶液逐漸變?yōu)榛野咨珴嵋?。持續(xù)電解2h，將灰白色濁液超聲分散20min，10000r/min高速離心分離，產(chǎn)物用蒸餾水洗滌數(shù)次，60℃真空干燥至恒重，得到白色灰白色產(chǎn)物即為ZnO。

實施例7

本發(fā)明專利一種微納米結(jié)構(gòu)的ZnO的制備方法，是以濃度為2g/L的硝酸鈉溶液為電解液，鋅片為陽極(厚0.2mm)，針狀鉑絲為陰極(直徑0.5mm)，電解液溫度保持在80℃，并以100r/min對溶液進行持續(xù)攪拌。用2kΩ電阻來穩(wěn)定電流，當直流高壓電源提供80V的電壓和80mA電流時，陽極鋅片逐漸消耗，溶液逐漸變?yōu)榛野咨珴嵋?。持續(xù)電解2h，將灰白色濁液超聲分散20min，10000r/min高速離心分離，產(chǎn)物用蒸餾水洗滌數(shù)次，20℃真空干燥至恒重，得到白色灰白色產(chǎn)物即為ZnO。其FT-IR、XRD和SEM分別見圖3c、圖4e和圖5e。

(一)本發(fā)明的制備原理：

下面通過溶液pH變化來說明制備Zn(OH) 2和ZnO的原理。圖2為不同溫度下，溶液pH隨時間的變化，可以看出，電解20min時，溶液pH從6.5迅速升高到10左右，之后隨電解時間的延長，溶液pH基本恒定在10.5左右，說明制備微納米結(jié)構(gòu)的Zn(OH) 2和ZnO是在堿性條件下進行，這與均相沉淀法制備納米氧化鋅的pH范圍吻合較好。

基于以上分析，制備Zn(OH) 2和ZnO的反應原理如下：

陽極發(fā)生的主要反應為：

陽極：Zn-2e -→Zn 2+，

陰極：2H 2O+2e -→H 2+2OH -，

溶液中：Zn 2++2OH -→Zn(OH) 2。

(1)當溶液溫度為5～40℃時，生成純度較高Zn(OH) 2，總反應為：

(2)當溶液溫度為40～60℃時，產(chǎn)生的Zn(OH) 2一部分與OH -反應生成[Zn(OH) 4] 2-,即：

Zn(OH) 2+2OH -→[Zn(OH) 4] 2-，而[Zn(OH) 4] 2-又分解為ZnO：

[Zn(OH) 4] 2-→ZnO+H 2O+2OH -。

因此產(chǎn)物為Zn(OH) 2和ZnO的混合物?？偡磻獮椋?/span>

(3)當溶液溫度為60～90℃時，產(chǎn)生的Zn(OH) 2完全與OH -反應生成[Zn(OH) 4] 2-：

Zn(OH) 2+2OH -→[Zn(OH) 4] 2-。

Zn[(OH) 4] 2-在較高溫度下分解為ZnO：[Zn(OH) 4] 2-→ZnO+H 2O+2OH -。

總反應為： 

通過控制反應溫度、電解電壓、電解質(zhì)溶液的濃度，得到純度較高的Zn(OH) 2和ZnO。

(二)結(jié)構(gòu)表征

下面通過紅外光譜、X射線粉末衍射、掃描電鏡對Zn(OH) 2和ZnO的結(jié)構(gòu)、組成和形貌進行表征。

1、紅外測試

采用美國Nicolet公司生產(chǎn)的Nexus670型紅外光譜儀在400～4000cm –1對不同水浴溫度下電解制備的樣品進行表征。圖3為不同樣品的FT-IR光譜,圖3a和圖3b中，在3239和1626cm -1處有強吸收峰，其中3239cm -1處的吸收峰為產(chǎn)物結(jié)晶水或兩性氫氧化物中羥基的伸縮振動，1626cm -1處為吸附水O-H鍵的彎曲振動峰，1087-1037cm -1為兩性Zn(OH) 2中Zn–O–H的彎曲振動峰，846、768以及715cm -1處的3個峰為兩性Zn(OH) 2中羥基的彎曲振動峰吸收峰，483和406cm -1為Zn(OH) 2中Zn-O鍵的特征吸收峰。圖3c中，3420和1626cm -1處為ZnO表面吸附水中羥基的伸縮振動峰和彎曲振動峰，885和483cm -1為氧化鋅中Zn-O鍵的特征吸收峰。相比圖3a，圖3c中1087-1037cm -1處兩性Zn(OH) 2中Zn–O–H的彎曲振動峰以及846，768和715cm -1處3個兩性Zn(OH) 2中羥基的彎曲振動峰消失。以上結(jié)果說明，低溫生成的產(chǎn)物為兩性Zn(OH) 2，高溫生成的產(chǎn)物為ZnO。

2、XRD測試

用日本理學公司RD/MAX-RB X-射線粉末衍射儀測定制備樣品的X-射線粉末衍射(XRD)圖譜，采用Cu靶(Kα,λ＝0.154056nm)。80V電壓時，不同反應溫度下產(chǎn)物的XRD如圖4所示。從圖4a,b可以看出，溫度低于50℃時，產(chǎn)物在2θ＝20.2,20.9,27.2,27.8,32.9,39.5,40.8,42.1處出現(xiàn)的峰分別對應于正交晶系Zn(OH) 2的(110),(101),(111),(201),(211),(021),(311),(112)晶面，這與Zn(OH) 2標準卡片(JCP No.38-0385)一致，證明制備的產(chǎn)物為正交晶系Zn(OH) 2顆粒；此外，圖4a,b中未觀察到雜質(zhì)峰的出現(xiàn),說明產(chǎn)物純度高；再者，值得注意的是，與標準的Zn(OH) 2粉末衍射圖譜相比，本專利所制備的Zn(OH) 2顆粒的衍射峰出現(xiàn)了明顯的寬化，說明所制備的產(chǎn)物粒徑較小，符合納米顆粒的特征。從圖3c可以看出，當溫度為50℃時，制備產(chǎn)物中Zn(OH) 2的特征衍射峰減弱，而ZnO的特征衍射峰出現(xiàn)，說明此溫度下制備產(chǎn)物為Zn(OH) 2和ZnO的混合物。當溫度高于50℃時，樣品的X射線衍射圖(圖4d,e)在2θ＝31.7,34.4,36.2,47.6,56.6°,62.9°,66.4°、67.9°,69.1°處出現(xiàn)9個衍射峰，分別對應于六方晶系纖鋅礦結(jié)構(gòu)ZnO的(100)、(002)、(101)、(102)、(110)、(103)、(200)、(112)、(201)、(004)和(202)晶面，這與六方晶系ZnO結(jié)構(gòu)的標準卡片(JCPDS No.36-1451)一致，從圖4d-e還可以看出，圖中各衍射峰尖銳、無其他雜質(zhì)峰，說明樣品結(jié)晶度較好。另外，本專利所制備的ZnO的衍射峰出現(xiàn)了明顯的寬化，說明所制備的產(chǎn)物粒徑較小，處于納米量級。

3、掃描電鏡(SEM)測試

使用德國Zeiss公司的plus FESEM型掃描電子顯微鏡對納米Zn(OH) 2和ZnO進行掃描，以觀察樣品的大小及形貌。觀察前樣品在60℃真空干燥后噴金。從圖5可以看出，在反應溫度為20與40℃時，產(chǎn)物為正八面體結(jié)構(gòu)的微納米氫氧化鋅(圖5a,b)。在50℃時，產(chǎn)物主要為紡錘體狀的納米氧化鋅與少量正八面體結(jié)構(gòu)的微納米氫氧化鋅顆粒(圖5c)。在60℃時，產(chǎn)物主要為紡錘體狀的納米氧化鋅顆粒(圖5d)。在80℃時，產(chǎn)物全部為針狀的納米氧化鋅(圖5e)。通過60與80℃產(chǎn)物的SEM圖(圖5d,e)可以看出隨著溫度的升高產(chǎn)物的尺寸會有所減小，形貌也會發(fā)生一定的變化。

最后應說明的是：以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

微納米結(jié)構(gòu)的Zn(OH)2和ZnO的可控制備方法.pdf