维普资讯 http://www.cqvip.com 西安工程科技学院学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｘｉ’ａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 第２１卷第５期（总８７期） ２００７年１Ｏ月 Ｖｏ１．２１，Ｎｏ．５（Ｓｕｍ Ｎｏ．８７） 文章编号：１６７１—８５０Ｘ（２００７）０５—０６２０—０３ 纳米氧化锌的微乳液法制备及表征 朱 艳 ，魏宁波 ，王海侠 ，王尧宇 （１．西安工程大学环境与化学工程学院，陕西西安７１００４８；２西北大学化学系，陕西西安７１００６９） 摘要：纳米ＺｎＯ可用于毛织物的后整理，使织物具有抗茵除臭、消毒、抗紫外线的功能．采用Ｔｒｉ－ ｔｏｎＸ－ｌＯＯ／．ｆ－庚醇／正辛烷／盐水微乳液体系，以一定盐浓度的锌（Ｚｎ（ＮＯ。）２）水溶液（Ａ）与 碳酸钠（Ｎ Ｃ ）水溶液（Ｂ），通过两个乳液混合的方法，制备出氧化锌超细微粒．并用差热分析 （ＤＴＡ）、透射电镜（ＴＥＭ）和Ｘ射线衍射仪对其进行表征分析．实验表明，３Ｏ℃时，以Ａ型微乳 液与Ｂ型微乳液通过乳液混合搅拌的反应方式制备出纳米ＺｎＯ微粒的前驱体，经８Ｏ℃真空干、 燥约５ｈ后，在３５０℃下煅烧２ｈ，得到了平均粒径约为１Ｏｎｔｏ的超细ＺｎＯ粉末，且微粒粒径分布 均匀、团聚少，多数为球状颗粒． 关键词：纳米氧化锌；微乳液；袁征 中图分类号：ＴＧ １４６．１ ３ 文献标识码：Ａ 纳米ＺｎＯ是一种具有非迁移性、荧光性、压电性、抗菌消炎、抗紫外线等许多特殊性能的材料．它广泛 应用于橡胶、纺织、涂料、磁性材料、气体传感器、图象记录材料等领域．特别是纳米ＺｎＯ用于毛织物的后 整理使织物具有了抗菌除臭、消毒、抗紫外线的功能，国内外在纳米ＺｎＯ制备和应用领域的研究正在不断 的加强和深化．纳米氧化锌的制备方法主要有：直接沉淀法 、均相沉淀法［２］、微乳液法口］、溶胶一凝胶 法［４］，其中微乳液法是一种简单易行且又具有智能化特点的新方法，在制备纳米材料方面具有独特的优 势．本文研究采用微乳液法合成了纳米级ＺｎＯ微粒，并对其形态和物相进行分析和表征，为ＺｎＯ用于毛 织物的后整理的进一步应用作准备． １ 实 验 （１）主要试剂和仪器仪器：使用７８—１型磁力搅拌器，杭州仪表电机厂生产；ＤＺＦ－６０５０型真空干燥 箱，上海精宏实验设备有限公司生产；８００型离心机，江苏国华电器公司生产；ＫＱ－２５０ＤＢ型数显超声波 清洗器，昆山市超声仪器有限公司生产；ＳＸＺ－２．５－１０型箱式电阻炉，沈阳城工业电炉厂生产；ＪＥＭ－ ２００ＣＸ型投射电子显微镜（ＴＥＭ），日本电子公司生产；ＷＣＲ一２Ａ差热分析仪（ＤＴＡ），北京自动仪表厂生 产；分析天平，上海天平仪器厂生产；ＢＳｌｌ０Ｓ型电子天平，Ｓｔａｒｔｏｒｉｕｓ公司生产；日本理学Ｄ／ＭＡＸ２４００ 型Ｘ射线衍射仪，日本理学公司生产． 试剂：采用辛烷基苯酚聚乙烯醚（ＴｒｉｔｏｎＸ一１００），北京鼎国生物技术有限责任公司生产，分析纯；正 庚醇，天津市纵横兴工贸有限公司化工试剂分公司生产，分析纯；锌，天津市耀华化学试剂有限公司 收稿日期：２００６－０８－２４ 基金项目：国家自然科学基金资助项目（５０３７１０６９）；陕西省自然科学基金资助项目（２００６Ｂ２０）；陕西省重点实验室资助 项目（０５Ｆ２１）；陕西省教育厅专项基金项目（０５ＪＫ２１３） 通讯作者：朱艳（１９６３－），女，陕西省西安市人．西安工程大学教授，博士．Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈｕｙａｎ－１９６３＠１２６．ｃｏｒｎ 维普资讯 http://www.cqvip.com 第５期 纳米氧化锌的微乳液法制备及表征 ６２１ 生产，分析纯；正辛烷，天津市纵横兴工贸有限公司化工试剂分公司生产，分析纯；丙酮，天津市纵横兴工 贸有限公司化工试剂分公司生产，分析纯；碳酸钠，天津市耀华化学试剂有限公司生产，分析纯；无水乙 醇，天津市纵横兴工贸有限公司化工试剂分公司生产，分析纯；二次去离子水，自制生产． （２） 纳米ＺｎＯ的制备工艺 纳米ＺｎＯ的制备可查到一些文献工艺［５ ］．本文采用的工艺是分别称 取一定量的ｚｎ（ＮＯ。）ｚ、ＮａｚＣＯ。，用去离子水配成一定浓度的溶液．取一定量表面活性剂Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ一１００和 助表面活性剂正庚醇混合液（质量比为３：２）、正辛烷、Ｚｎ（ＮＯ。） 溶液（或Ｎａ ＣＯ。溶液），在３Ｏ℃下混合 形成均匀的微乳液Ｉ和ＩＩ，然后混合微乳液Ｉ和ＩＩ并不断搅拌，反应一段时间后，高速离心分离，沉淀物用 丙酮一乙醇（ ： 一１：１）混合液及去离子水分别洗涤、离心，洗涤过程中伴随超声波分散．洗涤产物经真 空干燥后，在马弗炉内于３５０℃煅烧２ｈ，即得到纳米Ｚｎｏ粉末． （３） 纳米氧化锌表征所得纳米ＺｎＯ通过日本ＴＥＭ～２００ＣＸ透射电镜（ＴＥＭ）观察颗粒的形貌和 尺寸．在ＣＲ一２Ａ采用日本理学Ｄ／ＭＡＸ２４００型ｘ射线衍射仪（ＸＲＤ）测定粉末物相，使用微机差热仪上进 行差热分析． ２ 结呆与讨论 （１） 透射电镜（ＴＥＭ）分析 用ＪＥＭ一２００ＣＸ型透射电镜对最终产物ＺｎＯ超细粉末进行各项物性 （如粒径大小、分布情况、形貌特征等）检测，如图１～２所示．图１是纳米ＺｎＯ在煅烧温度为３５０￣Ｃ的ＴＥＭ 照片．从图１可以看出，用微乳液制备的纳米ＺｎＯ样品颗粒较小，分布均匀，团聚较少，为球形或类球形颗 粒，样品粒径在８～１５ｎｍ之间，平均粒径约为１０ｎｍ．图２是纳米ＺｎＯ微粒的电子衍射图．从图２可以看到 纳米ＺｎＯ微粒的环状电子衍射花样清晰，并且通过标准图谱参数的证实，其反应产物是ＺｎＯ晶体． 图ｌ纳米ＺｎＯ的ＴＥＭ图 图２纳米ＺｎＯ的电子衍射图 ２０／（。） 图３纳米ＺｎＯ粉末的ｘ．射线衍射图 （２）Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）分析从图３中可以看出，产品纳米ＺｎＯ衍射峰相当尖锐，说明产品结晶 性良好；图３显示只有一种晶型，无其他杂质存在．将该晶体与标准的ＪＣＰＤＳ卡进行对比，确定产品是 ＺｎＯ单晶体，同时也说明产物纯度高；峰形较宽，表明微粒尺寸非常细微． （３）氧化锌前驱体的差热（ＤＴＡ）分析在ＷＣＲ一２Ａ微机差热仪上对纳米ＺｎＯ前驱体进行差热分 维普资讯 http://www.cqvip.com ６２２ 西安工程科技学院学报 第２１卷 析，其ＤＴＡ曲线如图４所示．从图４可以看 出，在２４４。Ｃ和３３０℃之间有一个吸热峰，这 是由于纳米ＺｎＯ前驱体分解而形成的．ＤＴＡ 曲线后半部分比较平坦，说明前驱体已全部 转化为ＺｎＯ粉末．因此，要使煅烧产物全部为 ＺｎＯ超细粉末，煅烧温度应高于此温度范围． 本文采取的煅烧温度为３５０℃． ３ 结 论 （１） 采用Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ一１００／正庚醇／正辛 烷／盐水微乳液体系，以增溶不同盐溶液（Ｚｎ 图４前驱体ＺｎＯ的ＤＴＡ曲线 （ＮＯ。）ｚ）溶液和Ｎａ。ＣＯ。溶液）的双微乳液混合方式制备得到纳米ＺｎＯ． （２） 纳米ＺｎＯ产物为球形六角晶系结构，平均粒径约为１０ｎｍ，颗粒分布均匀，纯度高，团聚较少． 参考文献： ［１３祖庸，李晓娥，樊安，等．沉淀法制备纳米氧化锌的研究［Ｊ］．西北大学学报，２００１，３１（３）：２３２—２３４． Ｅ２ｑ张绍岩，丁士文，刘淑娟，等．均相沉淀法合成纳米氧化锌及其光催化性能研究［Ｊ］．化学学报，２００２，６０（７）：１ ２２５－１ ２２９． ［－３３ ＳＩＮＧＨＡＬ Ｍ，ＣＨＨＡＢＲＡ Ｖ，ＫＡＮＧ Ｐ，ｅｔ ａ１．Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ＺｎＯ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ８ ｆｏｒ ｖａｒｉｓｔｏｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｕｓｉｎｇ Ｚｎ－ｓｕｂｓｔｉ－ ｔｕｔｅｄ ａｅｒｏｓｏｌ ＯＴ ｍｉｃｒｏｅｍｕｌｓｉｏｎ［－Ｊ］．Ｍａｔｅｒ Ｒｅｓ Ｂｕｌ，１９９７，３２（２）：２３９－２４７． ［４］ＭＥＵＬＥＮＫＡＭＰ ＥＲＩＣ Ａ Ｊ．Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ａｎｄ ｃｒｏｗｔｈ ｏｆ ＺｎＯ ｎａｎｏｐａｒｔ｜ｃｌｅ［－Ｊ］．Ｐｈｙ Ｃｈｅｍ Ｂ，１９９８，１０２（２９）：５ ５６６—５ ５７２． ［５］马天，杨金龙，张立明，等．微乳液法制备球形氧化锆粉体及其分散特性的研究［Ｊ］．无机化学学报，２００４，２０（２）：１２１－１２７． １－６３信文瑜，姚敬华，杨中民．ＺｎＯ及其掺杂纳米粒子的反相微乳液法合成及表征［Ｊ］．云南大学学报：自然科学版，２００３， ２５（１）：５７－６Ｏ． ［７］詹自力，蒋登高，常剑，等．纳米Ｉｎ２０。的微乳液合成及酒敏性能［Ｊ］．稀有金属材料与工程，２００４，３３（５）：５５２—５５４． Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉ０ｎ ０ｆ ｎａｎｏ－ｓｉｚｅｄ Ｚｎ０ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｂｙ ｍｉｃｒｏｅｍｕｌｓｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ＺＨＵ Ｙ 咒，ＷＥＪ Ｎｉｎｇ－ｂｏ，ＷＡＮＧ Ｈａｉ－ｘｉａ，ＷＡＮＧ Ｙａｏ－ｙｕ。 （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ ａｎ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ ａｎ ７１００４８，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｄｅｐｔ．ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ＆Ｓｈａａｎｘｉ ｋｅｙ Ｌａｂ．ｏｆ Ｐｈｙｉｃａｏ－Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ ａｎ ７１００６９。Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｕｌｔｒａｆｉｎｅ ｐａｒｔｉｃａｌ ｏｆ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ ｉｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ ｍｉｉｘｎｇ Ｚｎ（Ｎ０３）ｚ－Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ（Ａ） ａｎｄ ＮａｚＣＯ３一Ｃｏｎｍｉｉｎｎｇ（Ｂ）ｍｉｃｒｏｅｍｕｌｓｉｏｎ ｆｏｒｍｅｄ ｂｙ ＴｒｉｔｏｎＸ一１００一ｈｅｐｔａｎｏｌ－ｏｃｔａｎｅ－ｓａｌｔ ｓｏｌｕｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃ— ｔｉｏｎ ｉｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｅｄ ｂｙ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ（ＤＴＡ）ａｎｄ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍｉｃｒｏ— ｓｃｏｐｅ（ＴＥＭ）ａｎｄ Ｘ－Ｒａｙ（ＸＲＤ）．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｆｏｒｍｅｒ ｂｏｄｙ ｏｆ ｎａｎｏ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ ｗａｓ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ ｒｎｊｘｉｎｇ ｉｍｃｏｒｅｍｕｌｓｉｏｎ Ａ ａｎｄ Ｂ ａｔ ３０℃，ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｕｌｔｒａｆｉｎｅ ＺｎＯ ｐｏｗｄｅｒ ｗｈｉｃｈ ａｖｅｒａｇｅ ｓｉｚｅ ｉｓ ａｂｏｕｔ １０ｎｍ ｏｂ— ｍｉｎｅｄ ａｆｔｅｒ ｖａｃｕｕｍ ｄｒｙｉｎｇ ａｂｏｕｔ ５ｈ ａｔ ８０℃。ｃａｌｃｉｎａｔｉｎｇ ２ｈ ａｔ ３５０ Ｃ。ａｎｄ ｔｈｅ ｄｉｓｔｉｒｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ ｉｓ ｕｎｉ— ｆｏｒｍ，ｔｈｅ ｒｅｕｎｉｏｎ ｉｓ ｓｍａｌｌ，ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｏｆ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ａｒｅ ｓｐｈｅｒｉｃａ１． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｎａｎｏ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ；ｍｉｃｒｏｅｍｕｌｓｉｏｎ；ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ 编辑：董军浪；校对：强薇
