專(zhuān)利名稱(chēng)：一種稀土摻雜氧化鋅納米陣列/空心玻璃微珠復(fù)合結(jié)構(gòu)及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)機(jī)納米材料的制備及應(yīng)用領(lǐng)域，特別是涉及一種稀土摻雜氧化鋅納米陣列/空心玻璃微珠復(fù)合結(jié)構(gòu)及其制備方法。具體涉及一種通過(guò)無(wú)模板法在空心玻璃微珠表面生長(zhǎng)稀土摻雜氧化鋅納米陣列的新方法。
背景技術(shù)：
空心玻璃微珠是上個(gè)世紀(jì)五、六十年代發(fā)展起來(lái)的一種微米級(jí)新型輕質(zhì)材料，由于具有優(yōu)異的理化性能和使用性能，被譽(yù)為“空間時(shí)代材料”。它具有密度低、熔點(diǎn)高、電絕緣性好、流動(dòng)性好、收縮率小、穩(wěn)定性強(qiáng)、隔熱、隔音、耐高溫、導(dǎo)熱系數(shù)和熱收縮系數(shù)小等 一系列優(yōu)點(diǎn)，可以與其他無(wú)機(jī)材料和高聚物制備各種復(fù)合材料，被廣泛應(yīng)用于高檔建材、塑料、橡膠、電絕緣材料、汽車(chē)、航空航天，以及軍事特種高分子復(fù)合材料等領(lǐng)域。納米氧化鋅尺寸介于I IOOnm之間，是一種面向21世紀(jì)的新型高功能精細(xì)無(wú)機(jī)產(chǎn)品，表現(xiàn)出許多特殊的性質(zhì)，如光催化性、非遷移性、熒光性、壓電性、吸收和散射紫外線能力等，利用其在光、電、磁、敏感等方面的奇特性能，可制造氣體傳感器、熒光體、變阻器、紫外線遮蔽材料、圖像記錄材料、壓電材料、壓敏電阻、高效催化劑、磁性材料和塑料薄膜等。稀土金屬具有獨(dú)特的4f亞層電子結(jié)構(gòu)，幾乎可以喝所有元素發(fā)生反應(yīng)，形成多價(jià)態(tài)、多配位數(shù)的化合物，具有許多優(yōu)異的光、電、磁等特性。稀土摻雜氧化鋅在電磁、壓敏、光學(xué)、超導(dǎo)和生物活性等方面得到了廣泛應(yīng)用，是一種新型的特種材料。將稀土摻雜納米氧化鋅與空心玻璃微珠相結(jié)合，制備的功能復(fù)合體具有重要的應(yīng)用意義。基于此，本發(fā)明專(zhuān)利提出一種稀土摻雜氧化鋅納米陣列/空心玻璃微珠復(fù)合結(jié)構(gòu)及其制備方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種稀土摻雜氧化鋅納米陣列/空心玻璃微珠復(fù)合結(jié)構(gòu)及其制備方法。具體為一種以醋酸鋅、乙二醇甲醚和絡(luò)合劑為原料在空心玻璃微珠上制備納米晶種子層，再將此空心玻璃微珠放入稀土硝酸鹽和硝酸鋅的生長(zhǎng)液中，控制反應(yīng)溫度和時(shí)間可得到稀土摻雜氧化鋅納米陣列/空心玻璃微珠復(fù)合結(jié)構(gòu)。經(jīng)該方法制備的復(fù)合結(jié)構(gòu)具有核殼結(jié)構(gòu)，其中核為空心玻璃微珠，殼為垂直與空心玻璃微珠表面生長(zhǎng)的稀土摻雜氧化鋅納米陣列結(jié)構(gòu)。該方法工藝簡(jiǎn)單，具有較高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。為實(shí)現(xiàn)這樣的目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為本發(fā)明提供了一種稀上摻雜氧化鋅納米陣列/空心玻璃微珠復(fù)合結(jié)構(gòu)及其制備方法，其原料的質(zhì)量組成為(I)種子層溶液醋酸鋅I 10份，乙二醇甲醚10 100份，絡(luò)合劑I 5份。(2)生長(zhǎng)液硝酸鋅10 60份，稀土硝酸鹽O. I 3份，六次甲基四胺10 50份，蒸餾水500 2000份，空心玻璃微珠2 30份。
優(yōu)選地，所述的絡(luò)合劑為檸檬酸、單乙醇胺、六次甲基四胺的一種或幾種的混合物。優(yōu)選地，所述的稀土硝酸鹽為硝酸鑭、硝酸鈰、硝酸鐿、硝酸釔、硝酸銪、硝酸鋱、硝酸釤、硝酸釹、硝酸钷、硝酸釓、硝酸鏑、硝酸欽、硝酸鉺、硝酸銩和硝酸镥的一種或幾種的混合物。優(yōu)選地，所述的空心玻璃微珠平均粒徑為20 40 μ m,分布范圍為5 100 μ m。本發(fā)明還提供一種稀土摻雜氧化鋅納米陣列/空心玻璃微珠復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備方法，包括以下步驟(I)按計(jì)量將醋酸鋅和乙二醇甲醚充分混合，靜置2h，滴加絡(luò)合劑，攪拌2h，再加 入空心玻璃微珠，攪拌，過(guò)濾，干燥，在450°C下燒制2h。(2)按計(jì)量將稀土硝酸鹽、硝酸鋅、六次甲基四胺和蒸餾水充分混合，配制成生長(zhǎng)液，將步驟⑴中制得的空心玻璃微珠加入生長(zhǎng)液中，在80 100°C下保溫4h，即得稀土摻雜氧化鋅納米陣列/空心玻璃微珠復(fù)合結(jié)構(gòu)。本發(fā)明所具有的有益效果本發(fā)明的目的在于提供一種稀土摻雜氧化鋅納米陣列/空心玻璃微珠復(fù)合結(jié)構(gòu)及其制備方法。首先在空心玻璃微珠上制備納米晶種子層，再將此空心玻璃微珠放入生長(zhǎng)液中，制備得到稀土摻雜氧化鋅納米陣列/空心玻璃微珠復(fù)合結(jié)構(gòu)。經(jīng)該方法制備的復(fù)合結(jié)構(gòu)具有核殼結(jié)構(gòu)，其中核為空心玻璃微珠，殼為垂直與空心玻璃微珠表面生長(zhǎng)的稀土摻雜氧化鋅納米陣列結(jié)構(gòu)。該復(fù)合結(jié)構(gòu)不僅具有空心玻璃微珠的輕質(zhì)、隔熱等性能，還具有納米氧化鋅的光催化性能，而且經(jīng)過(guò)了稀土摻雜后，納米氧化鋅的光催化性能得到改善，該復(fù)合結(jié)構(gòu)可應(yīng)用于特殊領(lǐng)域的光催化材料的制備。


圖I為未經(jīng)表面改性的空心玻璃微珠掃描電子顯微鏡圖；圖2為實(shí)施例I中稀土鈰摻雜氧化鋅納米陣列/空心玻璃微珠復(fù)合結(jié)構(gòu)掃描電子顯微鏡圖；圖3為實(shí)施例I中稀土鈰摻雜氧化鋅納米陣列/空心玻璃微珠復(fù)合結(jié)構(gòu)微區(qū)表面掃描電子顯微鏡圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例I將3. 3g醋酸鋅、50g乙二醇甲醚充分混合，靜置2h，滴加單乙醇胺I. 5g，攪拌2h，再加入空心玻璃微珠，攪拌，過(guò)濾，干燥，在450°C下燒制2h。再將硝酸鋅15g、硝酸鈰lg、六次甲基四胺9g和蒸餾水IOOOg充分混合，配制成生長(zhǎng)液，選取上述干燥后的空心玻璃微珠12g加入生長(zhǎng)液中，在90°C下保溫4h即得稀土鈰摻雜氧化鋅納米陣列/空心玻璃微珠復(fù)合結(jié)構(gòu)。實(shí)施例2將3. 3g醋酸鋅、50g乙二醇甲醚充分混合，靜置2h，滴加單乙醇胺I. 5g，攪拌2h，再加入空心玻璃微珠，攪拌，過(guò)濾，干燥，在450°C下燒制2h。再將硝酸鋅15g、硝酸鑭lg、六次甲基四胺9g和蒸餾水IOOOg充分混合，配制成生長(zhǎng)液，上述干燥后的空心玻璃微珠12g加入生長(zhǎng)液中，在90°C下保溫4h即得稀土鑭摻雜氧化鋅納米陣列/空心玻璃微珠復(fù)合結(jié)構(gòu)。實(shí)施例3將3. 3g醋酸鋅、50g乙二醇甲醚充分混合，靜置2h，滴加單乙醇胺I. 5g，攪拌2h，再加入空心玻璃微珠，攪拌，過(guò)濾，干燥，在450°C下燒制2h。再將硝酸鋅15g、硝酸銪O. 5g、·六次甲基四胺9g和蒸餾水2000g充分混合，配制成生長(zhǎng)液，上述干燥后的空心玻璃微珠12g加入生長(zhǎng)液中，在90°C下保溫4h即得稀土銪摻雜氧化鋅納米陣列/空心玻璃微珠復(fù)合結(jié)構(gòu)。實(shí)施例4將3. 3g醋酸鋅、50g乙二醇甲醚充分混合，靜置2h，滴加單乙醇胺I. 5g，攪拌2h，再加入空心玻璃微珠，攪拌，過(guò)濾，干燥，在450°C下燒制2h。再將硝酸鋅15g、硝酸鏑O. 5g、硝酸釤O. 5g、六次甲基四胺9g和蒸餾水2000g充分混合，配制成生長(zhǎng)液，上述干燥后的空心玻璃微珠12g加入生長(zhǎng)液中，在90°C下保溫4h即得稀土鏑釤共摻雜氧化鋅納米陣列/空心玻璃微珠復(fù)合結(jié)構(gòu)。實(shí)施例5將3. 3g醋酸鋅、50g乙二醇甲醚充分混合，靜置2h，滴加單乙醇胺I. 5g，攪拌2h，再加入空心玻璃微珠，攪拌，過(guò)濾，干燥，在450°C下燒制2h。再將硝酸鋅15g、硝酸釤lg、六次甲基四胺9g和蒸餾水2000g充分混合，配制成生長(zhǎng)液，上述干燥后的空心玻璃微珠12g加入生長(zhǎng)液中，在90°C下保溫4h即得稀土釤摻雜氧化鋅納米陣列/空心玻璃微珠復(fù)合結(jié)構(gòu)。實(shí)施例6將3. 3g醋酸鋅、50g乙二醇甲醚充分混合，靜置2h，滴加單乙醇胺I. 5g，攪拌2h，再加入空心玻璃微珠，攪拌，過(guò)濾，干燥，在450°C下燒制2h。再將硝酸鋅15g、硝酸銪lg、六次甲基四胺9g和蒸餾水2000g充分混合，配制成生長(zhǎng)液，上述干燥后的空心玻璃微珠12g加入生長(zhǎng)液中，在90°C下保溫4h即得稀土銪摻雜氧化鋅納米陣列/空心玻璃微珠復(fù)合結(jié)構(gòu)。實(shí)施例7將3. 3g醋酸鋅、50g乙二醇甲醚充分混合，靜置2h，滴加單乙醇胺I. 5g，攪拌2h，再加入空心玻璃微珠，攪拌，過(guò)濾，干燥，在450°C下燒制2h。再將硝酸鋅15g、硝酸鐿lg、六次甲基四胺9g和蒸餾水2000g充分混合，配制成生長(zhǎng)液，上述干燥后的空心玻璃微珠12g加入生長(zhǎng)液中，在90°C下保溫4h即得稀土鐿摻雜氧化鋅納米陣列/空心玻璃微珠復(fù)合結(jié)構(gòu)。實(shí)施例8將3. 3g醋酸鋅、50g乙二醇甲醚充分混合，靜置2h，滴加單乙醇胺I. 5g，攪拌2h，再加入空心玻璃微珠，攪拌，過(guò)濾，干燥，在450°C下燒制2h。再將硝酸鋅15g、硝酸鋱I. 2g、六次甲基四胺9g和蒸餾水2000g充分混合，配制成生長(zhǎng)液，上述干燥后的空心玻璃微珠12g加入生長(zhǎng)液中，在90°C下保溫4h即得稀土鋱摻雜氧化鋅納米陣列/空心玻璃微珠復(fù)合結(jié)構(gòu)。實(shí)施例9將3. 3g醋酸鋅、50g乙二醇甲醚充分混合，靜置2h，滴加單乙醇胺I. 5g，攪拌2h，再加入空心玻璃微珠，攪拌，過(guò)濾，干燥，在450°C下燒制2h。再將硝酸鋅15g、硝酸釔O. Sg、六次甲基四胺9g和蒸餾水2000g充分混合，配制成生長(zhǎng)液，上述干燥后的空心玻璃微珠12g加入生長(zhǎng)液中，在90°C下保溫4h即得稀土釔摻雜氧化鋅納米陣列/空心玻璃微珠復(fù)合結(jié)構(gòu)。 以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作任何形式上的限制。凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明的技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種稀土摻雜氧化鋅納米陣列/空心玻璃微珠復(fù)合結(jié)構(gòu)及其制備方法，其原料的質(zhì)量組成為 (1)種子層溶液醋酸鋅I 10份，乙二醇甲醚10 100份，絡(luò)合劑I 5份。
(2)生長(zhǎng)液硝酸鋅10 60份，稀土硝酸鹽O.I 3份，六次甲基四胺10 50份，蒸餾水500 2000份，空心玻璃微珠2 30份。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的稀土摻雜氧化鋅納米陣列/空心玻璃微珠復(fù)合結(jié)構(gòu)及其制備方法，其特征在于所述的絡(luò)合劑為檸檬酸、單乙醇胺、六次甲基四胺的一種或幾種的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的稀土摻雜氧化鋅納米陣列/空心玻璃微珠復(fù)合結(jié)構(gòu)及其制備方法，其特征在于所述的稀土硝酸鹽為硝酸鑭、硝酸鈰、硝酸鐿、硝酸釔、硝酸銪、硝酸鋱、硝酸釤、硝酸釹、硝酸钷、硝酸釓、硝酸鏑、硝酸欽、硝酸鉺、硝酸銩和硝酸镥的一種或幾種的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的稀土摻雜氧化鋅納米陣列/空心玻璃微珠復(fù)合結(jié)構(gòu)及其制備方法，其特征在于所述的空心玻璃微珠平均粒徑為20 40 μ m,分布范圍為5 80 μ m。
5.一種權(quán)利要求I所述的稀土摻雜氧化鋅納米陣列/空心玻璃微珠復(fù)合結(jié)構(gòu)及其制備方法，其特征在于包括以下步驟 (1)按計(jì)量將醋酸鋅和乙二醇甲醚充分混合，靜置2h，滴加絡(luò)合劑，攪拌2h，再加入空心玻璃微珠，攪拌，過(guò)濾，干燥，在450°C下燒制2h。
(2)按計(jì)量將稀土硝酸鹽、硝酸鋅、六次甲基四胺和蒸餾水充分混合，配制成生長(zhǎng)液，將步驟(I)中制得的空心玻璃微珠加入生長(zhǎng)液中，在80 100°C下保溫4h即得稀土摻雜氧化鋅納米陣列/空心玻璃微珠復(fù)合結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種稀土摻雜氧化鋅納米陣列/空心玻璃微珠復(fù)合結(jié)構(gòu)及其制備方法，原料的質(zhì)量組成為(1)種子層溶液醋酸鋅1～10份，乙二醇甲醚10～100份，絡(luò)合劑1～5份。(2)生長(zhǎng)液配制硝酸鋅10～60份，稀土硝酸鹽0.1～3份，六次甲基四胺5～30份，蒸餾水500～2000份，空心玻璃微珠2～30份。經(jīng)該方法制備的稀土摻雜氧化鋅納米陣列/空心玻璃微珠復(fù)合結(jié)構(gòu)具有核殼結(jié)構(gòu)，其中核為空心玻璃微珠，殼為垂直與空心玻璃微珠表面生長(zhǎng)的稀土摻雜氧化鋅納米陣列結(jié)構(gòu)。該復(fù)合結(jié)構(gòu)不僅具有空心玻璃微珠的輕質(zhì)、隔熱等性能，還具有納米氧化鋅的光催化性能，該復(fù)合結(jié)構(gòu)可應(yīng)用于特殊領(lǐng)域的光催化材料的制備。
文檔編號(hào)C03C17/25GK102951851SQ20121034744
公開(kāi)日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月19日
發(fā)明者李軍偉, 劉志鋒, 田東奎 申請(qǐng)人:天津科創(chuàng)醫(yī)藥中間體技術(shù)生產(chǎn)力促進(jìn)有限公司