以二水合草酸锌为前驱物制备纳米氧化锌 (2005年)

以氯化锌和草酸铵为原料，通过沉淀反应制得前驱物二水合草酸锌，再经过热分解，得到20～80nm类球形和立方形的纳米氧化锌。分析了沉淀反应温度、时间、Zn2+初始浓度，以及热分解反应温度、时间对纳米氧化锌粒度和形貌的影响规律。结果表明:增加沉淀反应时间、热分解反应温度和时间，产品粒度均有不同程度的增大，而沉淀反应温度提高，产品粒度先减小后增大。Zn2+初始浓度在0.5mol/L以下时，对粒度影响不大（25nm左右），当达到0.7mol/L时，平均粒径提高到80nm左右。 ### 以二水合草酸锌为前驱物制备纳米氧化锌的知识点解析 #### 一、背景介绍 本文是一篇关于纳米氧化锌制备技术的研究论文，发表于《东北大学学报（自然科学版）》2005年第6期。研究团队来自东北大学资源与土木工程学院，主要探讨了利用二水合草酸锌作为前驱体制备纳米氧化锌的过程及其影响因素。 #### 二、研究目的与意义 纳米氧化锌因其独特的物理化学性质，在多个领域展现出潜在的应用价值，例如磁性材料、电子器件、光学元件、敏感传感器、抗菌消毒剂以及紫外线屏蔽剂等。因此，探索高效且低成本的纳米氧化锌制备方法具有重要的科学意义和应用前景。 #### 三、实验原理与方法 - **前驱体制备**：使用氯化锌(ZnCl₂)和草酸铵((NH₄)₂C₂O₄)为原料，通过沉淀反应制备出二水合草酸锌(ZnC₂O₄·2H₂O)。 - **纳米氧化锌制备**：将制得的二水合草酸锌前驱物进行热分解，最终获得粒径范围为20～80纳米的纳米氧化锌。 #### 四、关键影响因素分析 1. **沉淀反应条件** - **温度**：提高温度初期，纳米氧化锌的粒径会减小；但超过一定温度后，粒径反而增大。 - **时间**：延长沉淀反应时间会导致纳米氧化锌的粒径增大。 - **Zn²⁺初始浓度**：当Zn²⁺初始浓度低于0.5mol/L时，对纳米氧化锌粒径的影响较小；浓度提高至0.7mol/L时，平均粒径显著增大。 2. **热分解条件** - **温度**：热分解温度的提高会导致纳米氧化锌的粒径增大。 - **时间**：热分解时间的延长也会使纳米氧化锌的粒径增大。 #### 五、实验结果与讨论 - **形貌与粒度**：纳米氧化锌的主要形貌为类球形和立方形，粒径范围为20～80纳米。 - **影响规律**： - 沉淀反应时间和热分解温度、时间的增加都会导致纳米氧化锌的粒度不同程度地增大。 - 随着沉淀反应温度的提高，纳米氧化锌的粒度呈现先减小后增大的趋势。 - Zn²⁺初始浓度对粒度的影响表现出特定阈值效应：当浓度低于0.5mol/L时，影响不大；超过0.7mol/L时，粒径显著增大。 #### 六、结论与展望 本研究成功地通过沉淀反应和热分解两步法，制备出了粒径可控、形貌良好的纳米氧化锌。通过对各种影响因素的系统分析，为后续进一步优化制备工艺提供了理论依据和技术支持。未来可以继续探索更多影响因素，并尝试开发新的制备方法，以实现纳米氧化锌的大规模工业化生产。 #### 七、参考文献 文中提到了多项国内外研究成果，包括喷雾热解法、晶体生长法和纳米复合材料的制备等，这些都是当前纳米氧化锌制备领域的前沿技术。此外，还列举了一些具体的研究案例，如尹春雷等人关于纳米氧化锌表面包覆氧化铝复合粉体的研究，以及刘建刚关于热蒸发锌粉法制备氧化锌纳米线的工作等，这些都为理解纳米氧化锌的制备技术提供了丰富的参考资料。 本文不仅详细介绍了以二水合草酸锌为前驱物制备纳米氧化锌的技术路线，还深入探讨了影响纳米氧化锌形貌和粒度的各种因素，为相关领域的研究人员提供了宝贵的数据支持和技术指导。