專利名稱：一種制備氫氧化鋅納米線的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于無機材料制備工藝的技術領域，涉及一種氫氧化鋅超細納米線的 制備方法。
背景技術：
一維納米材料在催化，醫(yī)藥及生物等領域具有廣泛的應用。如《Science》第 292期報道了利用氧化鋅納米線制作的世界上最小的紫外納米激光器；如Izumi Ichinose等人2004年在《美國化學會會志》上報道了水中直接合成氫氧化鉻納 米線的方法(J.Am.Chem.Soc.2004,126,7162-7163.)并成功分離了 DNA (Nano Lett.,2005,5,97-100) ; Luo YH等人2006年在美國《材料化學》雜志上報道了有 機胺為溶劑制備了氫氧化銅納米線(Chem.Mater.,2006,18,1795-1802)。
Izumi Ichinose等人2008年在《化學通訊》(Chem.Commun.,2008,1904-l卯6) 上報道了 一種制備氫氧化鋅納米線的方法(Time-dependent growth of zinc hydroxide nanostrands and their crystal structure),即在攪拌下混合等體積的硝酸鋅 溶液和乙醇胺，經(jīng)過三十分鐘的老化后，過濾即可得到較細的氫氧化鋅納米線， 但其在溶液中的穩(wěn)定性不超過一個小時，如果時間延長這種納米線會發(fā)生團聚。
所依據(jù)的原理如下當乙醇胺少于氫氧化鋅沉積劑量比的一半時，水分子會代替 氫氧根與鋅離子配位，這種鋅配離子會通過氫氧根彼此橋聯(lián)形成雙核或多核的絡
合物，他們分離出的氫氧化鋅納米線就是通過加入少量乙醇胺所得到的羥基橋聯(lián) 簇中的一種。另外他們沒能用氫氧化鈉制備出氫氧化鋅納米線，有機的弱堿對本 反應來說是十分必要的，納米線的表面部分與乙醇胺配位絡合，其穩(wěn)定了氫氧化 鋅的一維結(jié)構。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種制備氫氧化鋅納米線的方法，以層狀氫 氧化鋅醋酸鹽為前驅(qū)物水解獲得氫氧化鋅納米線，并且方法簡便，克服采用有機 溶劑所帶來的環(huán)境污染問題，制備的產(chǎn)物不會發(fā)生團聚現(xiàn)象。
本發(fā)明制備氫氧化鋅納米線的反應步驟是先將醋酸鋅和堿金屬氫氧化物分別溶于無水乙醇中，超聲混合后加入去離子水，產(chǎn)物經(jīng)洗滌再水解得到所述氫氧 化鋅納米線；具體的制備過程如下。
一種制備氫氧化鋅納米線的方法，以無水乙醇作為溶劑體系，以醋酸鋅和堿 金屬氫氧化物為原料，經(jīng)前驅(qū)物的制備和前驅(qū)物的水解的過程，制得氫氧化鋅納 米線；
所述的前驅(qū)物的制備，是將醋酸鋅加入到無水乙醇中，在78 90。C回流至固 體溶解，得到摩爾濃度為0.1 0.15mol/L澄清的醋酸鋅醇溶液；將堿金屬氫氧化 物加入到無水乙醇中，超聲溶解，得到摩爾濃度為0.1 0.15mol/L的堿金屬氫氧 化物醇溶液；將兩種醇溶液超聲混合0.5~2小時，再加入去離子水室溫下放置 0.5 96小時，制得前驅(qū)物；其中，醋酸鋅、堿金屬氫氧化物與去離子水的摩爾比
為i : i~i.5: 400~800;前驅(qū)物是層狀氫氧化鋅醋酸鹽；
所述的前驅(qū)物的水解，是將層狀氫氧化鋅醋酸鹽離心乙醇洗1~4次，再離心 去離子水洗2 4次；棄去上清液后，加入質(zhì)量為層狀氫氧化鋅醋酸鹽沉淀0.5 4 倍的水，室溫下放置l-6天得到氫氧化鋅納米線；其中，離心轉(zhuǎn)速為8000-15000 r/min，每次離心時間為3~10 min。
所述的堿金屬氫氧化物最好是氫氧化鉀或氫氧化鈉。
本發(fā)明以無水乙醇作為溶劑體系，以醋酸鋅和堿金屬氫氧化物為原料，生成 層狀氫氧化鋅醋酸鹽作為前軀物來制備氫氧化鋅納米線。制備氫氧化鋅納米線的 過程會經(jīng)歷前驅(qū)物層間醋酸根被移走這一過程，由于前驅(qū)物是電中性的，那么后 續(xù)制得的氫氧化鋅表面就會帶有部分的正電荷，相同電荷之間相互排斥，所以本 發(fā)明制備的氫氧化鋅納米線不會發(fā)生團聚現(xiàn)象，有較好的穩(wěn)定性。另外本發(fā)明方 法簡便、安全、成本低，克服了采用有機溶劑所帶來的成本及環(huán)境污染問題，獲 得的氫氧化鋅納米線很細，直徑可達2 5nm，可以應用于生物、醫(yī)藥等領域。


圖1為本發(fā)明實施例1得到的層狀氫氧化鋅醋酸鹽的TEM圖片。 圖2為本發(fā)明實施例4得到的層狀氫氧化鋅醋酸鹽的TEM圖片。 圖3為本發(fā)明實施例1制得的氫氧化鋅納米線的TEM圖片。 圖4為本發(fā)明實施例2制得的氫氧化鋅納米線的TEM圖片。圖5為本發(fā)明實施例3制得的氫氧化鋅納米線的TEM圖片。圖6為本發(fā)明實施例4制得的氫氧化鋅納米線的TEM圖片。圖7為本發(fā)明實施例5制得的氫氧化鋅納米線的TEM圖片。圖8為本發(fā)明實施例6制得的氫氧化鋅納米線的TEM圖片。
具體實施例方式
以下實施例中，所需原料為醋酸鋅和堿金屬氫氧化物，溶劑為無水乙醇。離心分離時的轉(zhuǎn)速在8000-15000 r/min、每次離心時間在3~10 min均可。
實施例1:
稱取2.195gZn(Ac)2'2H20，加到100ml無水乙醇中，80。C回流至固體溶解。向100ml無水乙醇中加0.842 gKOH，超聲使其溶解。待醋酸鋅醇溶液恢復室溫且溶液澄清后，將氫氧化鉀醇溶液和醋酸鋅醇溶液混合。將上述混合溶液超聲l小時，得到無色透明的氧化鋅溶膠。向20ml氧化鋅溶膠中緩慢滴入10 ml水，室溫下放置1天后，得到層狀氫氧化鋅醋酸鹽，用透射電子顯微鏡(TEM)對其進行形貌分析見圖l。所得沉淀經(jīng)離心分離醇洗3次，離心分離去離子水洗2次，再棄去上清液，在4ml水中放置3天得到氫氧化鋅納米線。用透射電子顯微鏡(TEM)對其進行形貌分析，觀察到其形貌為納米線，直徑在2-5nm之間，見圖3。
實施例2:
稱取2.195gZn(Ac)2'2H20，加到100ml無水乙醇中，78。C回流至固體溶解。向100ml無水乙醇中加0.842 gKOH，超聲使其溶解。待醋酸鋅醇溶液恢復室溫且溶液澄清后，將氫氧化鉀醇溶液和醋酸鋅醇溶液混合。將上述混合溶液超聲2小時，得到無色透明的氧化鋅溶膠。向20ml氧化鋅溶膠中緩慢滴入10 ml水，室溫下放置1天后，得到層狀氫氧化鋅醋酸鹽。所得沉淀經(jīng)離心分離醇洗3次，離心分離去離子水洗2次，再棄去上清液，在4ml水中放置1天得到氫氧化鋅納米線。用透射電子顯微鏡(TEM)對其進行形貌分析，觀察到其形貌為納米線和納米帶，見圖4。
實施例3:
稱取2.195g Zn(Ac)r 2H20，力卩到100ml無水乙醇中，90 。C回流至固體溶解。向100ml無水乙醇中加0.842 gKOH，超聲使其溶解。待醋酸鋅醇溶液恢復室溫(溶液必須澄清)后，將氫氧化鉀醇溶液和醋酸鋅醇溶液混合。將上述混合溶液超聲l小時，得到無色透明的氧化鋅溶膠。向20ml氧化鋅溶膠中緩慢滴入10ml水，室溫下放置一天后，得到層狀氫氧化鋅醋酸鹽。所得沉淀經(jīng)離心分離醇洗4次，離心分離去離子水洗2次，再棄去上清液，在3ml水中放置4天得到氫氧化鋅納米線。用透射電子顯微鏡(TEM)對其進行形貌分析，觀察到其形貌為納米線，納米棒和少量的納米帶，見圖5。實施例4:
稱取2.195gZn(Ac)2.2H20，加到100ml無水乙醇中，80。C回流至固體溶解。向100ml無水乙醇中加0.561 gKOH，超聲使其溶解。待醋酸鋅醇溶液恢復室溫(溶液必須澄清)后，將氫氧化鉀醇溶液和醋酸鋅醇溶液混合。將上述混合溶液超聲1小時，得到無色透明的氧化鋅溶膠。向20ml氧化鋅溶膠中緩慢滴入10ml水，室溫下放置4天后，得到層狀氫氧化鋅醋酸鹽，用透射電子顯微鏡(TEM)對其進行形貌分析，見圖2。所得沉淀經(jīng)離心分離醇洗1次，離心分離去離子水洗4次，再棄去上清液，在10ml水中放置6天得到氫氧化鋅納米線。用透射電子顯微鏡(TEM)對其進行形貌分析，觀察到其形貌為納米線和納米棒，見圖6。
實施例5:
稱取2.195gZn(Ac)2'2H20，加到100ml無水乙醇中，80。C回流至固體溶解。向100ml無水乙醇中加0.6 g NaOH，超聲使其溶解。待醋酸鋅醇溶液恢復室溫(溶液必須澄清)后，將氫氧化鈉醇溶液和醋酸鋅醇溶液混合。將上述混合溶液超聲1小時，得到無色透明的氧化鋅溶膠。向20ml氧化鋅溶膠中緩慢滴入10ml水，室溫下放置兩天后，得到層狀氫氧化鋅醋酸鹽。所得沉淀經(jīng)離心分離醇洗2次，離心分離去離子水洗3次，再棄去上清液，在5ml水中放置3天得到氫氧化鋅納米線。用透射電子顯微鏡(TEM)對其進行形貌分析，觀察到其形貌為納米線，見圖7。
實施例6:
稱取3.293gZn(Ac)r 2H20，加到100ml無水乙醇中，8(TC回流至固體溶解。向100ml無水乙醇中加0.842 gKOH，超聲使其溶解。待醋酸鋅醇溶液恢復室溫(溶液必須澄清)后，將氫氧化鉀醇溶液和醋酸鋅醇溶液混合。將上述混合溶液超聲1小時，得到無色透明的氧化鋅溶膠。向20ml氧化鋅溶膠中緩慢滴入10ml水，室溫下放置一天后，得到層狀氫氧化鋅醋酸鹽。所得沉淀經(jīng)離心分離醇洗4次，離心分離去離子水洗2次，再棄去上清液，在10ml水中放置3天得到氫氧化鋅納米線。用透射電子顯微鏡(TEM)對其進行形貌分析，觀察到其形貌為納米線，見圖8。
權利要求
1、一種制備氫氧化鋅納米線的方法，以無水乙醇作為溶劑體系，以醋酸鋅和堿金屬氫氧化物為原料，經(jīng)前驅(qū)物的制備和前驅(qū)物的水解的過程，制得氫氧化鋅納米線；所述的前驅(qū)物的制備，是將醋酸鋅加入到無水乙醇中，在78～90℃回流至固體溶解，得到摩爾濃度為0.1～0.15mol/L澄清的醋酸鋅醇溶液；將堿金屬氫氧化物加入到無水乙醇中，超聲溶解，得到摩爾濃度為0.1～0.15mol/L的堿金屬氫氧化物醇溶液；將兩種醇溶液超聲混合0.5～2小時，再加入去離子水室溫下放置0.5～96小時，制得前驅(qū)物；其中，醋酸鋅、堿金屬氫氧化物與去離子水的摩爾比為1∶1～1.5∶400～800；前驅(qū)物是層狀氫氧化鋅醋酸鹽；所述的前驅(qū)物的水解，是將層狀氫氧化鋅醋酸鹽離心乙醇洗1～4次，再離心去離子水洗2～4次；棄去上清液后，加入質(zhì)量為層狀氫氧化鋅醋酸鹽沉淀0.5～4倍的水，室溫下放置1～6天得到氫氧化鋅納米線；其中，離心轉(zhuǎn)速為8000～15000r/min，每次離心時間為3～10min。
2、 按照權利要求1所述的制備氫氧化鋅納米線的方法，其特征是，所述的 所述的堿金屬氫氧化物是氫氧化鉀或氫氧化鈉。
全文摘要
本發(fā)明的一種制備氫氧化鋅納米線的方法屬于無機材料制備工藝的技術領域。先將醋酸鋅和堿金屬氫氧化物分別溶于無水乙醇中，超聲混合后再加入去離子水制得層狀氫氧化鋅醋酸鹽前驅(qū)物；再將前驅(qū)物離心洗滌后水解得到氫氧化鋅納米線。本發(fā)明后續(xù)制得的氫氧化鋅表面就會帶有部分的正電荷，相同電荷之間相互排斥，所以制備的氫氧化鋅納米線不會發(fā)生團聚現(xiàn)象；本發(fā)明方法簡便、安全、成本低，克服了采用有機溶劑所帶來的成本及環(huán)境污染問題，獲得的氫氧化鋅納米線很細，可以應用于生物、醫(yī)藥等領域。
文檔編號C01G9/02GK101508458SQ20091006640
公開日2009年8月19日 申請日期2009年1月4日 優(yōu)先權日2009年1月4日
發(fā)明者馮守華, 龐廣生, 朱詩瑤, 明 楊 申請人:吉林大學