【正文】 方充分混合，經(jīng)研磨、煅燒使其發(fā)生擴(kuò)散而發(fā)生固相反應(yīng)，直接得到或著再研磨得到超細(xì)粉。他們以二水合醋酸鋅和草酸為原料，以其摩爾比為 1： l的量于研缽中，充分研磨 30min左右，然后再將固相產(chǎn)物放置于烘箱中真空干燥 4h，溫度為 70℃ 。2H2O，將前驅(qū)體置于馬沸爐中加熱到其分解溫度 460℃ ，保持 2h，即得納米 ZnO。工業(yè)生產(chǎn)前景樂(lè)觀，但是反應(yīng)往往進(jìn)行得不完全或過(guò)程中易出現(xiàn)液化等現(xiàn)象。所謂氣相法就是以氣體為原料，先在氣相中通過(guò)化學(xué)反應(yīng)形成物質(zhì)的基本粒子，再 經(jīng)過(guò)成核，生長(zhǎng)兩個(gè)階段生成薄膜、粒子和晶體材料。氣相法主要分為三大類：化學(xué)氣相氧化法、激光誘導(dǎo)化學(xué)氣相沉淀法、噴霧熱解法。所得產(chǎn)品的粒徑介于 10—20nm 之間，產(chǎn)品的單分散性能好，但產(chǎn)品有原料殘存，純度較低，對(duì)設(shè)備條件的要求較高。 經(jīng)查閱資料可得日本 Mitarai等以鋅粉和氧氣為原料，以 N2為載體，在約為 550℃ 的高溫下是原料發(fā)生氧化還原反應(yīng)，從而就能得到粒度范圍在 10—20nm的 ZnO。缺點(diǎn)是：反應(yīng)得到的產(chǎn)品純度低，而且還 有原料殘存，對(duì)設(shè)備要求較高。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，在實(shí)驗(yàn)中就是利用在空氣的氣氛中用激光束直接照射鋅片表面，經(jīng)加熱、汽化、蒸發(fā)、氧化等過(guò)程，來(lái)制備納米氧化鋅粉末。激光誘導(dǎo)化學(xué)氣相沉淀法的原理是利用反應(yīng)氣體對(duì)特定波長(zhǎng)激光束的吸收，引起氣體分子激光分解和激光誘導(dǎo)化合反應(yīng)，在一定條件下合成納米粒子。 （ 3） 噴霧熱解法 本 科 畢 業(yè) 論 文 第 6 頁(yè) 共 23 頁(yè) 所謂噴霧熱解法是將金屬鹽溶液以噴霧的形式進(jìn)入高溫氣體中，隨著溶劑的蒸發(fā)及金屬鹽的熱分解，從而形成納米氧化物粉體。它不需經(jīng)過(guò)過(guò)濾、洗滌、干燥、燒結(jié)等過(guò)程，因而組成了均勻、粒度和純度高得納米產(chǎn)物，過(guò)程簡(jiǎn)單連續(xù)，但污染較大，不容易凈化回收，能耗大、高活性粉體高溫下容易聚結(jié)等問(wèn)題。 液相法 所謂液相法又叫做液相沉積法 [8~9]，通俗來(lái)講就是通過(guò)在液態(tài)的反應(yīng)下微觀粒子的凝聚，從而得到納米粒子的一種方法。液相法主要分為： 直接沉積法、均勻沉積法、水熱法、微乳液法、溶膠一凝膠法、醇鹽水解法、模板法和超聲波合成法等。不同的沉淀物，加入的沉淀劑也不相同，同時(shí)沉淀物熱分解的溫度也不盡相同。H 2O為沉淀劑時(shí)，反應(yīng)如下： Zn2++2NH3但是只限于實(shí)驗(yàn)室，而且陰離子去除也較困難，得到的材料分散性差等 （ 2） 均勻沉淀法 [19] 均勻沉淀法與直接沉淀法大致相同，都是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，然后經(jīng)過(guò)濾將沉淀物熱分解，進(jìn)一步形成納米 ZnO的過(guò)程。均勻沉淀法是將溶液中的構(gòu)晶離子緩慢而均勻的釋放，得到的產(chǎn)物分散性好，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。以尿 素為例，反應(yīng)式如下： CO(NH2)2 +3H2O=CO2+2NH3H 2O=Zn(OH)2↓+2NH4+ (15) 本 科 畢 業(yè) 論 文 第 7 頁(yè) 共 23 頁(yè) Zn(OH)2=ZnO+H2O↑ (T=500~800℃ ) (16) 均 勻沉淀法較直接沉淀法產(chǎn)物顆粒均勻，產(chǎn)生的顆粒小，粒度均勻，過(guò)濾也相對(duì)容易，團(tuán)聚好，分散性好等優(yōu)點(diǎn)。用這種方法得出來(lái)的納米 ZnO優(yōu)點(diǎn)是晶粒發(fā)育完整，團(tuán)聚程度小，粒度小且分布均勻，并且在在燒結(jié)過(guò)程中活性高。微乳液中的由表面活性劑和助表面活性 劑組成的微小 “水池 ”粒徑在大概幾十納米到幾百納米的范圍內(nèi)。由微乳液法制備的納米 ZnO特點(diǎn)是：粒度分布均勻、操作容易、設(shè)備簡(jiǎn)單，但是團(tuán)聚現(xiàn)象嚴(yán)重，使其不能工業(yè)化生產(chǎn)。此種方法得到的納米 ZnO顆粒均勻，不易團(tuán)聚，過(guò)程容易控制，但成本昂貴，不易工業(yè)化生產(chǎn)。例如以 Zn(OC2H5)2為原料，化學(xué)反應(yīng)： Zn(OC2H5)2+2H2O=Zn(OH)2↓+2C2H5OH (19) Zn(OH)2=ZnO+H2O↑ (110) 該法的特點(diǎn)是條件溫和，原料易得，所得粒度細(xì)，單分散性好。 沉淀法制備納米 ZnO 沉淀法 沉淀反應(yīng)是以沉淀反應(yīng)為基礎(chǔ)。沉淀法分為直接沉淀法、均勻沉淀法、共沉淀法和絡(luò)合沉淀法等。均勻沉淀法就是利用某一化學(xué)反應(yīng)是鋅離子由溶液中緩慢的釋放出來(lái)而產(chǎn)生沉淀，通過(guò)來(lái)改變沉淀劑的濃度而控制不同的平衡。所有沉淀法的共同點(diǎn)都是利用生成沉淀的液相反應(yīng)來(lái)制取。為了得到納米粉體，需要使溶液中的 [AB]有大的過(guò)飽和度；而要使粒度分布均勻，反應(yīng)器各處時(shí)刻都應(yīng)保持均勻的過(guò)飽和度。整個(gè)過(guò)程是：在含有可溶性鹽或者懸浮的水溶液或非水溶液中發(fā)生反應(yīng)，一旦溶液被產(chǎn)物過(guò)飽和 ，就會(huì)由均相成核過(guò)程或非均相成核過(guò)程發(fā)展形成沉淀。 本次實(shí)驗(yàn)以 NH3反應(yīng)方程式如下： ZnSO4+2NH3 (2)在制備納米 ZnO的成核和長(zhǎng)大的過(guò)程，由于對(duì)濃度和溫度的控制需要比較精確，所以比較容易出現(xiàn)由于控制不當(dāng)而出現(xiàn)的團(tuán)聚顆粒，而過(guò)濾、洗滌、焙燒、煅燒這幾個(gè)過(guò)程中均有濃度和溫度的變化，因此都有可能出現(xiàn)團(tuán)聚。H 2O以及 NH4HCO3的加入量、反應(yīng)時(shí)間、干燥時(shí)間、煅燒的溫度 等條件制備出納米 ZnO。 本 科 畢 業(yè) 論 文 第 9 頁(yè) 共 23 頁(yè) 尤其納米 ZnO有著多種用途：催化劑、抗菌、陶瓷工業(yè)、橡膠工業(yè)、石油工業(yè)、玻璃工業(yè)等。 本 科 畢 業(yè) 論 文 第 10 頁(yè) 共 23 頁(yè) 2 實(shí)驗(yàn)部分 本章詳細(xì)的介紹了實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，內(nèi)容，方法，步驟以及結(jié)果。 實(shí)驗(yàn)材料，實(shí)驗(yàn) 儀器設(shè)備以及試劑 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備 本實(shí)驗(yàn)的主要儀器設(shè)備有： 500mL的燒杯一支、 10mL和 100mL的量筒各一支、玻璃棒一支、攪拌器、電子天平、濾紙、抽真空過(guò)濾器、 干燥箱、加熱爐、研體。試劑的資料如下圖表 2： 納米 ZnO 的制備方法 [29～ 30] 制備納米 ZnO步驟如下： (1)稱取一定量的 ZnSO47H2O加入燒杯中，用 數(shù)顯直流無(wú)級(jí)調(diào)速攪拌器溶解、攪拌。 (3)將產(chǎn)生的沉淀經(jīng)抽真空過(guò)濾器過(guò)濾出沉淀，將沉淀放于干燥箱中干燥，再用加熱爐煅燒，然后用缽體研磨得到不同粒徑的納米 ZnO粉體。本實(shí)驗(yàn)分別采用 5g、 10g、 15g、 20g的 ZnSO4實(shí)驗(yàn)設(shè)備如圖 1： 圖 1 用來(lái)稱量藥品的電子天平 （ 1） 取 5gZnSO47H2O溶于含有 100mL水的 500mL的燒杯中。第二組用量筒量取 20mL的 ， 然后再緩慢的加入碳酸氫銨，進(jìn)行反應(yīng)。將產(chǎn)生的納米粉體進(jìn)行比對(duì)。7H2O 溶解，氨水為變量 本次實(shí)驗(yàn)分為三組，用電子稱稱取 10gZnSO4第一組用量筒量取 20mL的 第二組實(shí)驗(yàn)用量筒量取 40mL的 NH3第三組實(shí)驗(yàn)用量筒量取 60mL的 NH3將三組實(shí)驗(yàn)所得沉淀物經(jīng)抽真空過(guò)濾器過(guò)濾，在經(jīng)過(guò)過(guò)濾、焙燒、煅燒得到不同粒徑納米 ZnO粉體。7H2O 溶解，氨水為變量 第一組實(shí)驗(yàn)用量筒量取 40mL制備好的氨水水溶液加入溶解了 15g的 ZnSO4水溶液中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)完畢后，再向其中緩慢加入 NH4HCO3，直到反應(yīng)完畢。最后將產(chǎn)生的沉淀過(guò)濾、焙燒、煅燒。 （ 4）取 20gZnSO4反應(yīng)完畢以后進(jìn)行沉淀干燥、焙燒、煅燒。 （ 5）改變實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)條件 1）改變實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)溫度 通過(guò)改變實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)溫度來(lái)改變實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)速率。所用到的實(shí)驗(yàn)設(shè)備有玻璃棒、 500mL燒杯、 100mL量筒、鑰匙、電子天平、數(shù)顯直流無(wú)級(jí)調(diào)速攪拌器、電熱恒溫水浴鍋。第二組實(shí)驗(yàn)將燒杯放置于電熱恒溫水浴鍋中反應(yīng)，將溫度調(diào)置 50℃ 恒溫 15min。第四組實(shí)驗(yàn)同樣也是將燒杯放于 70℃ 的電熱恒溫水浴中反應(yīng)，時(shí)間為 15min。如圖 2： 2）改變攪拌速度 本實(shí)驗(yàn)通過(guò)改變 攪拌的速度來(lái)測(cè)定生成沉淀反應(yīng)的時(shí)間。7H2O溶于有100mL的 500mL的燒杯中，用數(shù)顯直流無(wú)級(jí)調(diào)速攪拌器攪拌速度 300r/min，完全溶解以后，將氨水與水融合調(diào)制成 。第二組實(shí)驗(yàn)用攪拌器以 200r/min的速度攪拌，之后操作同上，時(shí)間為 t2。以上三 組實(shí)驗(yàn)每組做三次，取平均值，計(jì)錄得到 t t t3，最后比較粒度大小。 隨著攪拌速度的增加團(tuán)聚現(xiàn)象減緩。7H2O溶于 100mL水中，用攪拌器以 200r/min的速度攪拌，放入電熱 恒溫水浴鍋中反應(yīng)，將溫度調(diào)置 50℃ 恒溫 15min，加入 ，然后再加入碳酸氫銨，直至大量氣泡冒出。 沉淀產(chǎn)物的過(guò)濾、洗滌 過(guò)濾用到的實(shí)驗(yàn)設(shè)備是抽真空過(guò)濾器，操作步驟是先將它與過(guò)濾瓶用橡膠管連接，檢查 本 科 畢 業(yè) 論 文 第 14 頁(yè) 共 23 頁(yè) 連接部分，防止漏氣而產(chǎn)生過(guò)濾緩慢和不完全的現(xiàn)象。最后清洗過(guò)濾瓶等用完的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。將其放入電熱鼓風(fēng)干燥箱中進(jìn)行干燥，設(shè)定具體的溫度還有具體的時(shí)間，待時(shí)間到了之后取出稱其重量。待煅燒完畢后取出，稱重。 各個(gè)因素對(duì)實(shí)驗(yàn)中生產(chǎn)中間沉淀物的影響 ZnSO47H2O的加入量分別為 5g、 10g、 15g、 20g，使之溶于含有 100mL水的燒杯中，在常溫下反應(yīng)，所得到的產(chǎn)率如圖 7所示： 4 6 8 10 12 14 16 18 20 220 .7 00 .7 20 .7 40 .7 60 .7 80 .8 00 .8 2 圖 7 沉淀物的產(chǎn)率隨加入的 ZnSO47H2O的加入量越大，中間沉淀物的產(chǎn)率越小，并且 在 10g到15g的這個(gè)過(guò)程中產(chǎn)率下降的速度最小，根據(jù)此圖分析在 5g時(shí)產(chǎn)率較高，所以對(duì)于實(shí)驗(yàn)室制備納米 ZnO來(lái)說(shuō)，選擇 5g的 ZnSO4 確定最佳的氨水加入量 用電子稱稱取 5g的 ZnSO4具體數(shù)據(jù)如表 3所示： 由此表可看出，隨著氨水水溶液體積的 增加， Zn(OH)2的質(zhì)量增加，而中間沉淀物的質(zhì)量逐漸減少。所以我認(rèn)為最佳的氨水水溶液加入量是第三組實(shí)驗(yàn)。 7H2O的量（ g） 沉淀物的產(chǎn)率 本 科 畢 業(yè) 論 文 第 17 頁(yè) 共 23 頁(yè) 表 3 常溫下不同的氨水水溶液加入量對(duì)應(yīng)的不同的沉淀量 加入氨水水溶液體積（ mL） Zn(OH)2的質(zhì)量 (g) 中間沉淀物的質(zhì)量 (g) 10