高活性納米氧化鋅制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高活性納米氧化鋅制備方法,包括以下步驟：稱取硫酸鋅放入燒杯中，加入去離子水，室溫下攪拌至完全溶解；加入碳酸鉀，室溫下攪拌至反應(yīng)完全，離心得白色沉淀物Zn5(CO3)2(OH)6；將上述沉淀物倒入三口燒瓶，取二甲胺基磺酰氯、1乙烯基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酸羥丙酯、羥基甲基膦酸二乙酯、二乙烯三胺五亞甲基膦酸鈉加入三口瓶，磁力攪拌，抽真空；加熱三口瓶?jī)?nèi)混合液，并保溫；向得到的混合物中加入無(wú)水乙醇，經(jīng)離心得沉淀物，再次用無(wú)水乙醇，離心，干燥，得到納米氧化鋅原料。本發(fā)明制得的納米氧化鋅粒徑大、分散性差、長(zhǎng)徑比小，提高了其比表面積和化學(xué)活性。
【專利說(shuō)明】
高活性納米氧化鋅制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種高活性納米氧化鋅制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 納米氧化鋅是一種多功能性的新型無(wú)機(jī)材料，其顆粒大小約在1~100納米。由于 晶粒的細(xì)微化，其表面電子結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，產(chǎn)生了宏觀物體所不具有的表面效 應(yīng)、體積效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀隧道效應(yīng)以及高透明度、高分散性等特點(diǎn)。近年來(lái)發(fā)現(xiàn) 它在催化、光學(xué)、磁學(xué)、力學(xué)等方面展現(xiàn)出許多特殊功能，使其在陶瓷、化工、電子、光學(xué)、生 物、醫(yī)藥等許多領(lǐng)域有重要的應(yīng)用價(jià)值，具有普通氧化鋅所無(wú)法比較的特殊性和用途。納米 氧化鋅在紡織、涂料等領(lǐng)域可用于紫外光遮蔽材料、抗菌劑、熒光材料、光催化材料等。由于 納米氧化鋅一系列的優(yōu)異性和十分誘人的應(yīng)用前景，因此研發(fā)納米氧化鋅已成為許多科技 人員關(guān)注的焦點(diǎn)。
[0003] 目前，制備氧化鋅納米材料的方法有很多種，如氣相沉積法、溶膠-凝膠法、沉淀 法、燃燒法、水(溶劑）熱法、模板法等。得到的氧化鋅納米棒材料直徑比較粗，比表面積較 小，尺寸大小不均一，分散性也不夠好，影響了納米氧化鋅納米的應(yīng)用性能。
[0004]如氧化鋅應(yīng)用于橡膠生產(chǎn)中時(shí)，易于出現(xiàn)氧化鋅難以分散、結(jié)團(tuán)等現(xiàn)象，且增加了 氧化鋅的用量，使膠料中殘留鋅量較多，不僅浪費(fèi)了鋅資源，亦極大污染了環(huán)境。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明目的是提供一種高活性納米氧化鋅制備方法，解決納米氧化鋅的粒徑大、 分散性差、長(zhǎng)徑比小的問(wèn)題，從而提高其比表面積和化學(xué)活性，進(jìn)而提高其在橡膠、醫(yī)藥、化 工、輕工等行業(yè)的廣泛應(yīng)用。
[0006] 本發(fā)明的方案如下:高活性納米氧化鋅制備方法，包括以下步驟： a、 稱取0.23-0.41g硫酸鋅放入燒杯中，加入36-52g去離子水，將燒杯置于磁力攪拌器 上，室溫下攪拌至完全溶解； b、 再向上述溶液中加入0.09-0.22g碳酸鉀，室溫下攪拌至反應(yīng)完全，離心得白色沉淀 物Zn5(C03)2(0H)6; c、 將上述沉淀物倒入三口燒瓶，取2.1-3.3g二甲胺基磺酰氯、1.4-2.5g乙烯基三乙氧 基硅烷、2.1-5.5g甲基丙烯酸羥丙酯、l-3g羥基甲基膦酸二乙酯、0.1-0.5g二乙烯三胺五 亞甲基膦酸鈉加入三口瓶，磁力攪拌，抽真空； d、 電熱套加熱三口瓶?jī)?nèi)混合液至132-145 °C，并保溫30-60min; e、 在磁力攪拌和氮?dú)獗Ｗo(hù)下，迅速加熱混合溶液至260-330°C，并保溫50-80min，然后 自然冷卻至室溫； f、 向得到的混合物中加入無(wú)水乙醇50_60mL，經(jīng)離心得沉淀物，再次用無(wú)水乙醇50-60mL洗滌，離心，干燥，得到納米氧化鋅原料。
[0007] 高活性納米氧化鋅制備方法，包括以下步驟： a、 稱取0.29g硫酸鋅放入燒杯中，加入42g去離子水，將燒杯置于磁力攪拌器上，室溫下 攪拌至完全溶解； b、 再向上述溶液中加入0.12g碳酸鉀，室溫下攪拌至反應(yīng)完全，離心得白色沉淀物Zn5 (C03)2(0H)6； c、 將上述沉淀物倒入三口燒瓶，取2.8二甲胺基磺酰氯、1.6g乙烯基三乙氧基硅烷、 3.7g甲基丙烯酸羥丙酯、2g羥基甲基膦酸二乙酯、0.2g二乙烯三胺五亞甲基膦酸鈉加入三 口瓶，磁力攪拌，抽真空； d、 電熱套加熱三口瓶?jī)?nèi)混合液至140 °C，并保溫45min; e、 在磁力攪拌和氮?dú)獗Ｗo(hù)下，迅速加熱混合溶液至290°C，并保溫66min，然后自然冷卻 至室溫； f、 向得到的混合物中加入無(wú)水乙醇52mL，經(jīng)離心得沉淀物，再次用無(wú)水乙醇56mL洗滌， 離心，干燥，得到納米氧化鋅原料。
[0008] 高活性納米氧化鋅制備方法，包括以下步驟： a、 稱取0.4g硫酸鋅放入燒杯中，加入48g去離子水，將燒杯置于磁力攪拌器上，室溫下 攪拌至完全溶解； b、 再向上述溶液中加入0.1 g碳酸鉀，室溫下攪拌至反應(yīng)完全，離心得白色沉淀物Zn5 (C03)2(0H)6； c、 將上述沉淀物倒入三口燒瓶，取2.3g二甲胺基磺酰氯、2.3g乙烯基三乙氧基硅烷、 5g甲基丙烯酸羥丙酯、2.4g羥基甲基膦酸二乙酯、0.4g二乙烯三胺五亞甲基膦酸鈉加入三 口瓶，磁力攪拌，抽真空； d、 電熱套加熱三口瓶?jī)?nèi)混合液至138°C，并保溫55min; e、 在磁力攪拌和氮?dú)獗Ｗo(hù)下，迅速加熱混合溶液至310°C，并保溫75min，然后自然冷卻 至室溫； f、 向得到的混合物中加入無(wú)水乙醇50mL，經(jīng)離心得沉淀物，再次用無(wú)水乙醇5 2mL洗滌， 離心，干燥，得到納米氧化鋅原料。
[0009] 高活性納米氧化鋅制備方法，包括以下步驟： a、 稱取0.37g硫酸鋅放入燒杯中，加入48g去離子水，將燒杯置于磁力攪拌器上，室溫下 攪拌至完全溶解； b、 再向上述溶液中加入0.17g碳酸鉀，室溫下攪拌至反應(yīng)完全，離心得白色沉淀物Zn5 (C03)2(0H)6； c、 將上述沉淀物倒入三口燒瓶，取2.2g二甲胺基磺酰氯、1.6g乙烯基三乙氧基硅烷、 3.5g甲基丙烯酸羥丙酯、I.Sg羥基甲基膦酸二乙酯、0.24g二乙烯三胺五亞甲基膦酸鈉加 入三口瓶，磁力攪拌，抽真空； d、 電熱套加熱三口瓶?jī)?nèi)混合液至145 °C，并保溫60min; e、 在磁力攪拌和氮?dú)獗Ｗo(hù)下，迅速加熱混合溶液至315°C，并保溫75min，然后自然冷卻 至室溫； f、 向得到的混合物中加入無(wú)水乙醇55mL，經(jīng)離心得沉淀物，再次用無(wú)水乙醇58mL洗滌， 離心，干燥，得到納米氧化鋅原料。
[0010] 本發(fā)明具有以下特點(diǎn)： (1) 甲基丙烯酸羥丙酯、羥基甲基膦酸二乙酯、二乙烯三胺五亞甲基膦酸鈉，吸附于 ZnO納米晶晶核表面，有利于限制其成核尺寸和生長(zhǎng)方向； (2) 二甲胺基磺酰氯作為氧化鋅的穩(wěn)定劑，同時(shí)也對(duì)甲基丙烯酸羥丙酯、羥基甲基膦酸 二乙酯、二乙烯三胺五亞甲基膦酸鈉進(jìn)行分散； (3) 乙烯基三乙氧基硅烷增加甲基丙烯酸羥丙酯、二甲胺基磺酰氯等物質(zhì)與氧化鋅的 相容性； (4) 本發(fā)明制備的氧化鋅納米粒徑10-18nm，比表面積大，分散性好，化學(xué)活性高； (5) 本發(fā)明工藝簡(jiǎn)便，反應(yīng)周期短，產(chǎn)率高，適合規(guī)?；a(chǎn)； (6) 羥基甲基膦酸二乙酯、二乙烯三胺五亞甲基膦酸鈉增加了甲基丙烯酸羥丙酯、二甲 胺基磺酰氯對(duì)氧化鋅的分散效果。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 實(shí)施例1 高活性納米氧化鋅制備方法，其特征在于，包括以下步驟： a、 稱取0.29g硫酸鋅放入燒杯中，加入42g去離子水，將燒杯置于磁力攪拌器上，室溫下 攪拌至完全溶解； b、 再向上述溶液中加入0.12g碳酸鉀，室溫下攪拌至反應(yīng)完全，離心得白色沉淀物Zn5 (C03)2(0H)6； c、 將上述沉淀物倒入三口燒瓶，取2.8二甲胺基磺酰氯、1.6g乙烯基三乙氧基硅烷、 3.7g甲基丙烯酸羥丙酯、2g羥基甲基膦酸二乙酯、0.2g二乙烯三胺五亞甲基膦酸鈉加入三 口瓶，磁力攪拌，抽真空； d、 電熱套加熱三口瓶?jī)?nèi)混合液至140 °C，并保溫45min; e、 在磁力攪拌和氮?dú)獗Ｗo(hù)下，迅速加熱混合溶液至290°C，并保溫66min，然后自然冷卻 至室溫； f、 向得到的混合物中加入無(wú)水乙醇52mL，經(jīng)離心得沉淀物，再次用無(wú)水乙醇56mL洗滌， 離心，干燥，得到納米氧化鋅原料。
[0012] 實(shí)施例2 高活性納米氧化鋅制備方法，包括以下步驟： a、 稱取0.4g硫酸鋅放入燒杯中，加入48g去離子水，將燒杯置于磁力攪拌器上，室溫下 攪拌至完全溶解； b、 再向上述溶液中加入0.1 g碳酸鉀，室溫下攪拌至反應(yīng)完全，離心得白色沉淀物Zn5 (C03)2(0H)6； c、 將上述沉淀物倒入三口燒瓶，取2.3g二甲胺基磺酰氯、2.3g乙烯基三乙氧基硅烷、 5g甲基丙烯酸羥丙酯、2.4g羥基甲基膦酸二乙酯、0.4g二乙烯三胺五亞甲基膦酸鈉加入三 口瓶，磁力攪拌，抽真空； d、 電熱套加熱三口瓶?jī)?nèi)混合液至138°C，并保溫55min; e、 在磁力攪拌和氮?dú)獗Ｗo(hù)下，迅速加熱混合溶液至310°C，并保溫75min，然后自然冷卻 至室溫； f、 向得到的混合物中加入無(wú)水乙醇50mL，經(jīng)離心得沉淀物，再次用無(wú)水乙醇5 2mL洗滌， 離心，干燥，得到納米氧化鋅原料。
[0013] 實(shí)施例3 高活性納米氧化鋅制備方法，包括以下步驟： a、 稱取0.37g硫酸鋅放入燒杯中，加入48g去離子水，將燒杯置于磁力攪拌器上，室溫下 攪拌至完全溶解； b、 再向上述溶液中加入0.17g碳酸鉀，室溫下攪拌至反應(yīng)完全，離心得白色沉淀物Zn5 (C03)2(0H)6； c、 將上述沉淀物倒入三口燒瓶，取2.2g二甲胺基磺酰氯、1.6g乙烯基三乙氧基硅烷、 3.5g甲基丙烯酸羥丙酯、I.Sg羥基甲基膦酸二乙酯、0.24g二乙烯三胺五亞甲基膦酸鈉加 入三口瓶，磁力攪拌，抽真空； d、 電熱套加熱三口瓶?jī)?nèi)混合液至145 °C，并保溫60min; e、 在磁力攪拌和氮?dú)獗Ｗo(hù)下，迅速加熱混合溶液至315°C，并保溫75min，然后自然冷卻 至室溫； f、 向得到的混合物中加入無(wú)水乙醇55mL，經(jīng)離心得沉淀物，再次用無(wú)水乙醇58mL洗滌， 離心，干燥，得到納米氧化鋅原料。
[0014] 對(duì)實(shí)施例1-3所得納米氧化梓進(jìn)彳丁檢測(cè)，得以下指標(biāo)。
[0015] 表1納米氧化鐸的技術(shù)指標(biāo)
從表1可以發(fā)現(xiàn)本發(fā)明所制備的納米氧化鋅的平均粒徑比市場(chǎng)的納米氧化鋅粒徑小， 比表面大，而且其密度高于市場(chǎng)的納米氧化鋅。
[0016] 盡管上文對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】給予了詳細(xì)描述和說(shuō)明，但是應(yīng)該指明的是， 我們可以依據(jù)本發(fā)明的構(gòu)想對(duì)上述實(shí)施方式進(jìn)行各種等效改變和修改，其所產(chǎn)生的功能作 用仍未超出說(shuō)明書所涵蓋的精神時(shí)，均應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 高活性納米氧化鋅制備方法，其特征在于，包括以下步驟： a、 稱取0.23-0.41g硫酸鋅放入燒杯中，加入36-52g去離子水，將燒杯置于磁力攪拌器 上，室溫下攪拌至完全溶解； b、 再向上述溶液中加入0.09-0.22g碳酸鉀，室溫下攪拌至反應(yīng)完全，離心得白色沉淀 物Zn5(C03)2(0H)6; c、 將上述沉淀物倒入三口燒瓶，取2.1-3.3g二甲胺基磺酰氯、1.4-2.5g乙烯基三乙氧 基硅烷、2.1-5.5g甲基丙烯酸羥丙酯、l-3g羥基甲基膦酸二乙酯、0.1-0.5g二乙烯三胺五 亞甲基膦酸鈉加入三口瓶，磁力攪拌，抽真空； d、 電熱套加熱三口瓶?jī)?nèi)混合液至132-145 °C，并保溫30-60min; e、 在磁力攪拌和氮?dú)獗Ｗo(hù)下，迅速加熱混合溶液至260-330°C，并保溫50-80min，然后 自然冷卻至室溫； f、 向得到的混合物中加入無(wú)水乙醇50-6OmL，經(jīng)離心得沉淀物，再次用無(wú)水乙醇50-60mL洗滌，離心，干燥，得到納米氧化鋅原料。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高活性納米氧化鋅制備方法，其特征在于，包括以下步驟： a、 稱取0.29g硫酸鋅放入燒杯中，加入42g去離子水，將燒杯置于磁力攪拌器上，室溫下 攪拌至完全溶解； b、 再向上述溶液中加入0.12g碳酸鉀，室溫下攪拌至反應(yīng)完全，離心得白色沉淀物Zn5 (C03)2(0H)6； c、 將上述沉淀物倒入三口燒瓶，取2.8二甲胺基磺酰氯、1.6g乙烯基三乙氧基硅烷、 3.7g甲基丙烯酸羥丙酯、2g羥基甲基膦酸二乙酯、0.2g二乙烯三胺五亞甲基膦酸鈉加入三 口瓶，磁力攪拌，抽真空； d、 電熱套加熱三口瓶?jī)?nèi)混合液至140 °C，并保溫45min; e、 在磁力攪拌和氮?dú)獗Ｗo(hù)下，迅速加熱混合溶液至290 °C，并保溫66min，然后自然冷卻 至室溫； f、 向得到的混合物中加入無(wú)水乙醇52mL，經(jīng)離心得沉淀物，再次用無(wú)水乙醇56mL洗滌， 離心，干燥，得到納米氧化鋅原料。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高活性納米氧化鋅制備方法，其特征在于，包括以下步驟： a、 稱取0.4g硫酸鋅放入燒杯中，加入48g去離子水，將燒杯置于磁力攪拌器上，室溫下 攪拌至完全溶解； b、 再向上述溶液中加入O.lg碳酸鉀，室溫下攪拌至反應(yīng)完全，離心得白色沉淀物Zn5 (C03)2(0H)6； c、 將上述沉淀物倒入三口燒瓶，取2.3g二甲胺基磺酰氯、2.3g乙烯基三乙氧基硅烷、 5g甲基丙烯酸羥丙酯、2.4g羥基甲基膦酸二乙酯、0.4g二乙烯三胺五亞甲基膦酸鈉加入三 口瓶，磁力攪拌，抽真空； d、 電熱套加熱三口瓶?jī)?nèi)混合液至138 °C，并保溫55min; e、 在磁力攪拌和氮?dú)獗Ｗo(hù)下，迅速加熱混合溶液至310°C，并保溫75min，然后自然冷卻 至室溫； f、 向得到的混合物中加入無(wú)水乙醇50mL，經(jīng)離心得沉淀物，再次用無(wú)水乙醇52mL洗滌， 離心，干燥，得到納米氧化鋅原料。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高活性納米氧化鋅制備方法，其特征在于，包括以下步驟： a、 稱取0.37g硫酸鋅放入燒杯中，加入48g去離子水，將燒杯置于磁力攪拌器上，室溫下 攪拌至完全溶解； b、 再向上述溶液中加入0.17g碳酸鉀，室溫下攪拌至反應(yīng)完全，離心得白色沉淀物Zn5 (C03)2(0H)6； c、 將上述沉淀物倒入三口燒瓶，取2.2g二甲胺基磺酰氯、1.6g乙烯基三乙氧基硅烷、 3.5g甲基丙烯酸羥丙酯、1.8g羥基甲基膦酸二乙酯、0.24g二乙烯三胺五亞甲基膦酸鈉加 入三口瓶，磁力攪拌，抽真空； d、 電熱套加熱三口瓶?jī)?nèi)混合液至145 °C，并保溫60min; e、 在磁力攪拌和氮?dú)獗Ｗo(hù)下，迅速加熱混合溶液至315°C，并保溫75min，然后自然冷卻 至室溫； f、 向得到的混合物中加入無(wú)水乙醇55mL，經(jīng)離心得沉淀物，再次用無(wú)水乙醇58mL洗滌， 離心，干燥，得到納米氧化鋅原料。
【文檔編號(hào)】B82Y30/00GK106006714SQ201610531155
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年7月7日
【發(fā)明人】張訓(xùn)龍
【申請(qǐng)人】安徽省含山縣錦華氧化鋅廠