一種制備納米棒自組裝穗狀納米氧化鋅的方法及其應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明涉及納米氧化鋅的制備領(lǐng)域，具體是一種制備納米棒自組裝穗狀納米氧化鋅的方法及其應(yīng)用。本發(fā)明采用硝酸鋅與四乙基氫氧化銨反應(yīng)合成納米氧化鋅，其制備方法所用原料易得，形貌可控，產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定，各參數(shù)易于控制，生產(chǎn)成本低，既不需要用酸處理原料，也不需要使用有機(jī)溶劑，屬于綠色合成技術(shù)，方法簡(jiǎn)便，生產(chǎn)效率高，極適用于工業(yè)化生產(chǎn)，可用于檢測(cè)低濃度揮發(fā)性有機(jī)物，尤其是丙二醇，相對(duì)于常規(guī)的氣敏材料，具有靈敏性高、響應(yīng)快的特點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】
一種制備納米棒自組裝穗狀納米氧化鋅的方法及其應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及納米氧化鋅的制備領(lǐng)域，具體是一種制備納米棒自組裝穗狀納米氧化鋅的方法及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002 ]納米材料的結(jié)構(gòu)和形貌對(duì)納米材料的性能和應(yīng)用有很大的影響。制備出特定結(jié)構(gòu)的納米材料對(duì)于開(kāi)發(fā)納米材料性能的新領(lǐng)域有著重要的學(xué)術(shù)意義及應(yīng)用價(jià)值。在眾多的納米材料中，氧化鋅的納米結(jié)構(gòu)受到了廣泛的關(guān)注。納米結(jié)構(gòu)的氧化鋅由于具有較大比表面積和良好的磁、光、電性能而備受重視，有望應(yīng)用于光催化、氣敏傳感器、濕敏傳感器、壓敏電阻、透明電極等眾多領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0003 ]因此，研究出制備廉價(jià)、操作簡(jiǎn)單、新型形貌的納米級(jí)氧化鋅制備方法具有重要的科學(xué)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在提供了一種制備納米棒自組裝穗狀納米氧化鋅的方法及其應(yīng)用。
[0005]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種制備納米棒自組裝穗狀納米氧化鋅的方法，其是通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)的:
(1)硝酸鋅溶解于水中形成40g?60g/L的硝酸鋅溶液，然后加入與硝酸鋅溶液體積比為9?11:50的四乙基氫氧化錢，攪拌均勻，形成混合溶液；
(2)將步驟(I)中的混合溶液轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜內(nèi)，在105?115°C恒溫反應(yīng)24h ；
(3)反應(yīng)完成后，自然冷卻至室溫，水洗，在空氣環(huán)境下800C下干燥至恒重，制得納米棒自組裝穗狀納米氧化鋅。
[0006]本發(fā)明中采用硝酸鋅作為鋅源，硝酸鋅在溶液中能夠完全電離，為反應(yīng)提供了充足的鋅離子，40g?60g/L的硝酸鋅溶液能夠保證與四乙基氫氧化銨在最佳的堿環(huán)境下進(jìn)行反應(yīng)。四乙基氫氧化銨對(duì)納米氧化鋅的形貌起到了主要的作用。40g?60g/L的硝酸鋅溶液和四乙基氫氧化銨的體積比、制備參數(shù)(溫度、時(shí)間)共同決定了納米氧化鋅的形貌。
[0007]另外，本發(fā)明制備獲得的納米棒自組裝穗狀納米氧化鋅制成氣敏元件在檢測(cè)揮發(fā)性有機(jī)物中的應(yīng)用。
[0008]本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果:制備方法所用原料易得，形貌可控，產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定，各參數(shù)易于控制，生產(chǎn)成本低，既不需要用酸處理原料，也不需要使用有機(jī)溶劑，屬于綠色合成技術(shù)，方法簡(jiǎn)便，生產(chǎn)效率高，極適用于工業(yè)化生產(chǎn)，可用于檢測(cè)低濃度揮發(fā)性有機(jī)物，尤其是丙二醇，相對(duì)于常規(guī)的氣敏材料，具有靈敏性高、響應(yīng)快的特點(diǎn)。
[0009]試驗(yàn):本發(fā)明所述氧化鋅對(duì)各種氣體的敏感性試驗(yàn)
I.I將納米棒自組裝穗狀納米氧化鋅制成的氣敏元件分別置于300°C的300ppm的乙醇、甲醇、乙二醇、丙二醇、苯、二甲苯、丙酮和甲醛的氣氛下，進(jìn)行氣體敏感性能測(cè)試，發(fā)現(xiàn)本發(fā)明制得的納米棒自組裝穗狀納米氧化鋅對(duì)丙二醇的選擇性最高(參見(jiàn)圖2)。[00?0]再將納米棒自組裝穗狀納米氧化鋅制成的氣敏元件置于300°C的5ppm、30ppm、100ppm、200ppm以及300ppm的丙二醇?xì)怏w中，結(jié)果顯示丙二醇的響應(yīng)值分別為27、75、87、90和94(參見(jiàn)圖3)。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本發(fā)明制備獲得的納米棒自組裝穗狀納米氧化鋅的掃描電鏡圖。圖中深色區(qū)域部分為局部放大圖。
[0012]圖2為本發(fā)明制備獲得的納米棒自組裝穗狀納米氧化鋅制成的氣敏元件對(duì)各種氣體的敏感性能測(cè)試結(jié)果對(duì)比圖。
[0013]圖3為本發(fā)明制備獲得的納米棒自組裝穗狀納米氧化鋅制成的氣敏元件對(duì)不同濃度丙二醇?xì)怏w的響應(yīng)值對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]實(shí)施例1
一種制備納米棒自組裝穗狀納米氧化鋅的方法，其是通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)的:
(1)將2g硝酸鋅溶解于50ml水中形成硝酸鋅溶液，然后加入9ml的四乙基氫氧化銨，攪拌均勻，形成混合溶液；
(2)將步驟(I)中的混合溶液轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜內(nèi)，在105°C恒溫反應(yīng)24h ；
(3)反應(yīng)完成后，自然冷卻至室溫，水洗，在空氣環(huán)境下800C下干燥至恒重，制得納米棒自組裝穗狀納米氧化鋅。
[0015]實(shí)施例2
一種制備納米棒自組裝穗狀納米氧化鋅的方法，其是通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)的:
(1)將3g硝酸鋅溶解于50ml水中形成硝酸鋅溶液，然后加入IIml的四乙基氫氧化銨，攪拌均勻，形成混合溶液；
(2)將步驟(I)中的混合溶液轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜內(nèi)，在115°C恒溫反應(yīng)24h;
(3)反應(yīng)完成后，自然冷卻至室溫，水洗，在空氣環(huán)境下800C下干燥至恒重，制得納米棒自組裝穗狀納米氧化鋅。
[0016]實(shí)施例3
一種制備納米棒自組裝穗狀納米氧化鋅的方法，其是通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)的:
(1)將2.5g硝酸鋅溶解于50ml水中形成硝酸鋅溶液，然后加入1ml的四乙基氫氧化銨，攪拌均勻，形成混合溶液；
(2)將步驟(I)中的混合溶液轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜內(nèi)，在112°C恒溫反應(yīng)24h ；
(3)反應(yīng)完成后，自然冷卻至室溫，水洗，在空氣環(huán)境下800C下干燥至恒重，制得納米棒自組裝穗狀納米氧化鋅。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種制備納米棒自組裝穗狀納米氧化鋅的方法，其特征在于，其是通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)的: (I)硝酸鋅溶解于水中形成40g?60g/L的硝酸鋅溶液，然后加入與硝酸鋅溶液體積比為9?11:50的四乙基氫氧化錢，攪拌均勻，形成混合溶液； (2 )將步驟(I)中的混合溶液轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜內(nèi)，在105?115 °C恒溫反應(yīng)24h ； (3)反應(yīng)完成后，自然冷卻至室溫，水洗，在空氣環(huán)境下800C下干燥至恒重，制得納米棒自組裝穗狀納米氧化鋅。2.權(quán)利要求1制備獲得的納米棒自組裝穗狀納米氧化鋅制成氣敏元件在檢測(cè)揮發(fā)性有機(jī)物中的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】C01G9/02GK106044846SQ201610402029
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年6月8日
【發(fā)明人】杜建平, 杜宇軒, 高娜, 何思源, 郭天宇
【申請(qǐng)人】太原理工大學(xué)