纳米氧化锌的制备纳米氧化锌(ZnO)粒径介于1-100 nm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。
纳米氧化锌与其它纳米材料一样由于晶粒的细微化，其表面电子结构和晶体结构发生变化，产生了宏观物体所不具有的表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观隧道效应以及高透明度、高分散性等特点。
近年来发现它在催化、光学、磁学、力学等方面展现出许多特殊功能，使其在陶瓷、化工、电子、光学、生物、医药等许多领域有重要的应用价值，具有普通氧化锌所无法比较的特殊性和用途。
纳米氧化锌在纺织领域可用于紫外光遮蔽材料、抗菌剂、荧光材料、光催化材料等。
由于纳米氧化锌一系列的优异性和十分诱人的应用前景，因此研发纳米氧化锌已成为许多科技人员关注的焦点。
纳米氧化锌如此的实用，那它的制备是很中要的，下来就说一下纳米氧化锌的制备：1 液相法液相法又称液相沉积法,是在液相状态下微观粒子凝聚析出纳米粒子. 依据过程有无机化学反应,分为非反应法沉积法和反应沉积法. 非反应沉积法是指通过物理过程提高溶液过饱和度,使溶质快速析出的方法. 反应沉积法借助液相反应物之间化学反应,生成难溶单质或化合物纳米粒子,包括直接沉积法、均匀沉积法、水热法、微乳液法、溶胶- 凝胶法和模板法等.1. 1 直接沉积法该法的原理是在可溶性锌盐溶液中加沉淀剂(OH- ,C2O4-2 ,CO3- 2等) 后,在一定条件下,生成沉淀从溶液中析出,并将阴离子洗去,沉淀经热分解得到纳米ZnO. 常用沉淀剂有NaOH、NH3 ·H2O、(NH4 ) 2CO3 及a2CO3 等. 沉淀剂不同、沉淀产物不同、反应机理不同,其分解温度也不同. Jing liqing 等以ZnSO4 为原料,NaOH为沉淀剂制得平均粒径为12～25 nm的纳米ZnO. Sossina HM 易求实等分别以ZnSO4 和ZnCl2 为原料,NH3·H2O 为沉淀剂制得了18 nm左右的纳米ZnO. 关敏[4 ] 等用NaHCO3 和NaNO3 为原料制备了平均粒径为15～30 nm的纳米氧化锌颗粒. XRD 分析ZnO 为六方纤锌矿结构,TEM观察为类球形颗粒. 此法操作简单易行,对设备需求不高,成本低;但粒子粒径分布宽,分散性差,粒子容易发生团聚.1. 2 均匀沉积法均匀沉积法是利用中间反应产物,使溶液中的构晶粒子由溶液中缓慢地、均匀地释放出来(此时加入的沉淀剂不是立刻与被沉淀组分发生反应,而是通过化学反应使沉淀剂在整个溶液中缓慢生成) 的方法. 1937年我国化学家唐永康和美国化学家Willard 首先提出此法. 均匀沉淀法中,沉淀步骤是控制粒子形状的关键,分解步骤是控制粒度的关键. 只有二者有机结合,才可获得所需形状和大小的ZnO 纳米粒子. 其特点:颗粒均匀,容易洗涤,粒子分布均匀,能避免杂质共沉淀.M·Andres. verges 等用Zn (NO3 ) 2 和六亚甲基四胺为原料制得单分散类球状ZnO 粉体. 刘朝峰以Zn (NO3 ) 2 为原料,尿素为沉淀剂,在125 ℃左右制得了15～80 nm 氧化锌纳米粒子. 关敏等[3 ] 利用CO(NH2 ) 2和Zn(NO3 ) 2 在常压下制得平均粒径为9～30 nm 氧化锌粒子,TEM观察形状为类球状. 比较而言,尿素无毒易得、价格低、不造成污染,因而工业前景广阔.1. 3 水热法水热法是将反应前驱物可溶性锌盐和碱分置于管状高压釜中,在反应温度300 ℃,体系压力20 MPa 下,分置的锌盐和碱溶液混合形成氢氧化锌的“沉淀反应”和氢氧化锌脱水的“脱水反应”集合在同一容器内同时完成的. 水热法是发展较晚的一种方法,我国上海硅酸盐所于1976 年KOH和LiOH为培养基生长出60 g 以上,面积6 cm2 以上的ZnO 单晶. 2003 年郭敏等[4 ] 采用廉价低温水热法,在ITO基底上制备了大范围取向高度统一,平均直径为40 nm ,长度为4 μm的单晶ZnO 的纳米棒阵列膜,该膜在390 nm 附近发射强的荧光. 2006年许磊等[5 ]以硝酸锌(Zn(NO3 ) 2·6H2O) 和六亚甲基四胺(C6H12N4 ) 为原料,采用水热法在90 ℃生长出多枝ZnO 纳米棒. 观察发现多枝ZnO 纳米结构是由单根纳米棒演化而来,不同发展阶段样品的PL 谱呈现出强的黄绿光发射现象. 最近浙江大学Haoyongyin 等采用水热法,以Zn(AC) 2H2O 为原料,SDS 为辅助液,控制温度为160 ℃,时间24 h ,生成菊花状ZnO 纳米棒,单个ZnO 纳米棒直径20 nm ,长度1μm ,顶部为长毛状. 2007 年Ali Elkhidir Suliman 等采用二次水热法制备了纳米毯(nanosheets) ,其形貌见图1. 从照片我们可以看出,所有的纳米颗粒经二次水热法转形变成纳米毯.1. 4 微乳液法微乳液法是一种高度分散的间隔化液体(水或油相) 在表面活性剂的作用下,以极小的液滴形式分散在油或水中,形成透明、热力学稳定的有序组合体的方法. 其特点是质点大小或聚集分子层厚度为纳米量级且分布均匀. 为纳米材料的制备提供了有效的模板或微反应器. HingoraniS 等使用微乳液法制得14 nm左右ZnO 粒子,反应过程Zn (NO3 ) 2 为水相,正辛烷为油相, (NH4 ) 2CO3 为反应物,溴十六烷基三甲基铵做表面活性剂. GUO 等以十二甲基苯磺酸钠(DBS) 作为修饰和保护基,制备了形状规整的六角纤锌矿单晶ZnO 纳米棒,纳米棒直径约为140～160 nm ,长度约为2. 04～2. 30μm ,反应条件温和,易控制.1. 5 溶胶- 凝胶法(sol - gel) 此法是将金属有机或无机化合物经过溶液水解、溶胶、凝胶而固化,再经热处理而形成氧化物或其他化合物粉体. 常用无机盐和金属盐Zn(NO3 ) 2 、ZnSO4 、ZnCl2 、Zn (CH3OO) 2 等制备纳米氧化锌. Hohen chu . shengyuan 等以Zn(CH3OO) 2 为原料,利用sol - gel 法制得氧化锌纳米粉体. 刘素琴等[6 ] 以NaOH和n(NO3 ) 2 为反应前屈体,制得尺寸为40～80 nm的ZnO 粉体. 该法制得的粉体粒度可控,分布均匀,纯度高,而且设备简单,易于控制制备条件.1. 6 模板法模板法是合成一维纳米材料的一项有效技术,具有良好的可控性,可利用其空间限制作用和模板的调试作用对合成材料的大小、形貌、结构和排布等进行控制. 模板通常用孔径为纳米级到微米级的多孔材料作为模板,结合电化学沉积法、溶胶- 凝胶法和气相沉积法等技术使物质粒子或原子沉积在模板的孔壁上,形成所需的纳米结构. Tak 等在氨水溶液中、硅模板上制备了高度取向的ZnO 纳米棒. 通过热蒸发,很薄的金属锌沉积在硅模板上,沉积层厚度约40 nm. 将温度控制在60～90 ℃,生长平均时间为6 h ,即有结构均一的ZnO 纳米棒生成. Y.Li 等[7 ]通过在空气中,300 ℃下氧化锌沉积在阳极氧化铝薄膜(AAM) 的纳米管道中,反应时间为5 h ,生长出有序排列的ZnO 纳米线,直径分布在15～90 nm范围内.Wu 等[8 ]也用模板法制备了高度取向的ZnO 纳米棒,其直径为60～80 nm ,长度450～500 nm ,室温下在386 nm附近有很强的UV 吸收. PL 和Raman 光谱表明ZnO 纳米棒中有很低的氧空位. 模板法制备纳米结构40的特点:1) 所用膜容易制备,合成方法简单;2)由于膜孔径大小一致,制备的材料同样具有孔径相同,单分散的结构;3) 在膜孔中形变成的纳米材料容易从模板中分离出来.2 气相法气相法是目前生产纳米材料的最有效方法之一. 它以气体为原料,先在气相中通过化学反应形成物质的基本粒子,再经过成核生长两个阶段生成薄膜、粒子和晶体材料. 其特点是纯度高、结晶好、粒度可控,但技术要求高.2. 1 化学气相氧化法气相氧化法是目前开发的一种优良方法,以氧气为氧源,锌粉为原料,在高温下(～550 ℃) ,以N2 和Ar 作为载气体进行反应. TomakiyoY 等以氧气为氧化剂,锌粉作为原料,在高温下用N2 作为载气体进行直接氧化反应制得粒径介于10～50 nm 的ZnO 纳米粉. Ahmad Umar 等没用任何催化剂和添加剂,通过蒸发锌粉在硅衬底上生长了针状纳米线,分析表明此物为六方纤锌矿结构,沿C 轴的[0001 ]方向生长,PL 谱表明其具有很好的光学特性.2. 2 激光诱导化学气相沉积法(LICVD) 该法以惰性气体为载气,以Zn 盐为原料,用CW - CO2 激光气为热源加热反应原料,使之与氧气反应生成ZnO. 原理是利用反应气体对特定波长激光束的吸收,引起气体分子激光分解、热解、光敏化和激光诱导化合反应,在一定条件下合成纳米粒子. 该法能量转化率高,粒径均一,不易团聚,可精确控制反应;但成本高、产率低,难以实现工业化生产.2. 3 喷雾热解法利用喷雾热解技术,以二水合醋酸锌为前屈体合成氧化锌超细粒子. Andress V M分别以0. 014 molPL 醋酸锌溶液和0. 067 molPL 硝酸锌甲醇溶液制得球状ZnO 粉体. Olivera Milosevic 等以六水硝酸锌为原料制得100～200 nm 类球状粒子. 实验表明超声喷雾对减小粒径和分布有利,同时甲醇溶液比水溶液更有利于得到粒径小,分布窄的ZnO 粉. 其特点是以液态物质为前驱体,通过喷雾直接得到产物,不需经过过滤、洗涤、干燥、烧结等过程,因而产物纯度高、粒度和组成均匀,过程简单连续,但存在净化回收困难,能耗大、高活性粉体高温下容易聚结等问题.3 固相合成法固相合成法是将金属盐或金属氧化物按一定比例充分混合、研磨后进行煅烧,通过发生固相反应直接制得纳米粉末. 张永康等[9 ] 以ZnSO4·7H2O 和Na2CO3 为原料,获得粒径6. 0～12. 7 nm 球状ZnO 颗粒. 沈如娟等[10 ] 利用醋酸锌与草酸反应,得到小于100 nm的球状氧化锌产物. Takuya Tsuzuki 等以ZnCl2 和Na2CO3 为原料,通过添加aCl 进行固相反应后,得到小于27 nm氧化锌粒子. 此法设备简单,工艺流程短,操作简便,反应条件易控;不足是反应很难均匀充分进行.__ 2. 1 液相法液相法又称液相沉积法,是在液相状态下微观粒子凝聚析出纳米粒子. 依据过程有无机化学反应,分为非反应法沉积法和反应沉积法. 非反应沉积法是指通过物理过程提高溶液过饱和度,使溶质快速析出的方法. 反应沉积法借助液相反应物之间化学反应,生成难溶单质或化合物纳米粒子,包括直接沉积法、均匀沉积法、水热法、微乳液法、溶胶- 凝胶法和模板法等.目前纳米氧化锌的制备技术已经取得了一些突破，在国内形成了几家产业化生产厂家。