纳
米
氧
化
锌
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制
备
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纳米氧化锌的制备
摘要：纳米氧化锌作为一种功能材料，有着许多有益的性能和广泛的应用。通过对纳米氧化锌的主要制备技术过程和工艺特点，介绍了纳米氧化锌在各个领域的应用，最后对未来的应用前景提出看法.
关键词：纳米氧化锌，制备，应用，前景 一、引言
1、纳米氧化锌粒径介于1-100nm之间，是一种面向21世纪的新型高功能精细无机产品，表现出许多特殊的性质，如非迁移性、荧光性、压电性、吸收和散射紫外线能力等，利用其在光、电、磁、敏感等方面的奇妙性能，可制造气体传感器、荧光体、变阻器、紫外线遮蔽材料、图像记录材料、压电材料、压敏电阻、高效催化剂、磁性材料和塑料薄膜等。
现在制备氧化锌一般有沉淀高温煅烧法；水热合成法；溶胶-凝胶法；气相沉淀法；醇盐水解法；直接沉淀法；均匀沉淀法等。
2、近年来 ,纳米材料因其独特的物理化学作用而被广为重视 ,并逐步应用于各个领域，纳米氧化锌粒子作为联系宏观物体及微观粒子的桥梁 ,其潜在的重要性毋庸置疑 ,一些发达国家都投入大量资金开展预研究工作 ,国内的许多科研院所、高等院校也组织科研力量 ,开展纳米材料的研究工作。
3、纳米氧化锌的应用
纳米氧化锌与普通氧化锌相比 ,除了具有普通化锌的性质外 ,还有很多优异性能。目前主要的应用领域有橡胶制品、高档油漆、油墨和涂料、防晒化妆品和防紫外线织物、污水处理等。
3.1橡胶工业
纳米氧化锌 是橡胶工业最有效的无忌活性剂和硫化促进剂。纳米氧化锌具有颗粒微小，比表面积大，分散性好，疏松多孔，流动性好等物理化学特性，因此，与橡胶的亲和性好，熔炼时易分散，胶料生热低，扯断变形小，弹性好，改善材料工艺性能和物理性能，用于制造高速耐磨的橡胶制品，如飞机轮胎，高级轿车用的子午线轮胎，具有防止老化，抗摩擦着火，使用寿命长等优点，大幅度提高了橡胶制品的光洁度，机械强度，耐温和耐老化性能，特别是耐磨性能。
3.2陶瓷行业
纳米氧化锌极小的粒径，大的比表面积和高的化学性能，可以显著降低材料的烧结致密程度，节约能源，使陶瓷材料的组成结构的致密化，均匀化，改善陶瓷材料的性能，提高其使用可靠性，可以从纳米材料的结构层次上控制材料的成分和结构，有利于充分发挥陶瓷材料的潜在性能，另外，由于陶瓷材料的颗粒大小决定了陶瓷材料的微观结构和宏观性能，如果粉料的颗粒堆积均匀，烧成收缩一直且晶粒均匀长大，那么颗粒越小，产生的缺陷越小，所制备的材料的强度就相应得越高，这就可能出现一些大颗粒材料不具备的独特性能。
3.3其他领域
随着人们对纳米氧化锌性能认识的深化，纳米氧化锌的应用范围在不断地扩大，例如，在传统的涂层技术中添加使用纳米氧化锌可进一步提高涂料的防护能力，使之具有防紫外线照射，耐大气侵害和抗降解，变色等功能；将纳米氧化锌以一
定比例添加到丙酸涂料中，可制的具有优良抗菌性的纳米抗菌涂料。纳米氧化锌对外界环境（如温度，光，湿气等）十分敏感，外界环境的微小改变会迅速引起其表面离子态和电子运动的变化，从而立即导致其电阻的显著变化。利用纳米氧化锌这种敏感性质制出了高敏感度的气体报警器和湿度计。
4.展望未来
作为一种新型半导体材料，纳米氧化锌已成为面向21世纪的新型高功能精细无机产品，目前国内外研究人员已发展了多种方法，制备出各个形态的纳米氧化锌产品，有关纳米氧化锌的研究已取得了巨大进展，但在制备方法上仍存在成本高，工艺复杂，工业化难度大等缺点。另外纳米氧化锌的结构和应用性能的研究还不深入，因此后续研究重点开发简单高效，易于工业化生产的方法 ；深入研究材料结构对其光，电，磁，声等性能的影响；并加强材料应用技术研究，以期在高能太阳能电池，光致发电器，气体传感器和生物传感器等终端产品中充分发挥材料的纳米尺寸效应，可以预见，随着纳米氧化锌的制备方法的不断改进，纳米氧化物的研究将会有一个全速发展的阶段。
二、.纳米氧化锌的制备
1、实验原理：
本实验以锌焙沙为原料（主要原料是氧化锌，锌并含有少量的铁，铜，铅，镉等杂质，杂质均已氧化物的形式存在）和硫酸为原料，制备七水合硫酸锌，以碳酸氢铵为沉淀剂采用碱式碳酸锌分解法制备活性氧化锌
2、实验仪器与试剂
仪器
分析天平，温度计，烧杯（250ml），玻璃棒，布氏漏斗，滤纸，吸滤瓶，蒸发皿，石棉网，锥形瓶，高温炉 ，烘箱,
试剂
锌焙沙，硫酸（3mol/l)/，高锰酸钾（0.1mol/l/)/，锌粉0.1克，碳酸氢铵固体9克左右，氨水（２５％－２８％），ph试纸，去离子水
3、实验步骤
3.1 酸解：
称取锌焙沙10克左右放入锥形瓶中，然后加入30ml 3mol/l的硫酸，水浴70°C加热20-50min。在此期间不断用玻璃棒搅拌；加热后用布氏漏斗抽滤，要滤液。
3.2 除铁
向硫酸锌粗溶液中加入0.1mol/l的KMnO4溶液使溶液中的Fe（II）氧化成Fe（III）；调节溶液的ph值使溶液中的Fe（III）沉淀出来，想溶液中加入0.5-1.0g氧化锌使ph值保持在5左右；电炉加热5min，趁热减压抽滤。
3.3 除重金属，制ZnSO4..7H2O
加入锌粉0.1g，不断搅拌；在70°C的水浴中加热70min；然后用布氏漏斗抽滤。
3.4 制备氧化锌
在上述滤液中加去离子水至100ml稀释，然后在小于35°C的时加入10g碳酸氢铵（分批加入）；不断搅拌10min；减压抽滤，充分洗涤滤饼（洗涤5次）；
将洗涤后的滤饼在烘箱内240°C烘干10min；将干燥后的半成品至于高温炉中，600°C煅烧1-2小时；去粗产品氧化锌，冷却至室温，称重计算产率并进行含量分析，并且大体计算出来此次的产量的工业经济价值
3.5 测纳米氧化锌的XRD及分析
三、注意事项
1 在除铁一步，过滤时要乘热过滤，这是由于硫酸锌的溶解度随温度的升高而升高并且受温度的影响很大，如果不趁热过滤的话，硫酸锌会结晶出来进入滤饼中，降低产率，为了提高产率可以用去离子水在洗涤滤饼。
2 要在240°C的烘箱内烘干主要是因为要是除去化合物中的结晶水。
3 在除铁一步，调节ph用的是氧化锌，由于氧化锌与硫酸反应生成硫酸锌不会引入新的杂质；氧化Fe（II）还可以用双氧水，还原产物是水也不会引入新的杂质离子。
参考文献
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