一種納米氧化鋅透明醇溶液的制備方法技術

本發明專利技術涉及一種納米氧化鋅透明醇溶液的制備方法，包括以下步驟：(1)?將氫氧化鈉加入到乙醇中混合均勻，充分攪拌，得到氫氧化鈉溶液，(2)?將鋅鹽加入到乙醇中混合均勻，充分攪拌，加入聚乙二醇，然后攪拌得到鋅鹽溶液，(3)?將氫氧化鈉溶液迅速加入到鋅鹽溶液中，在48～52℃下繼續攪拌反應20～800分鐘得到納米氧化鋅乙醇溶液。本發明專利技術具有的優點：(1)?規模化可控制備超細ZnO@PEG納米顆粒，乙醇溶液穩定性好，可保持澄清透明6個月以上，且無顆粒團聚現象出現。(2)該納米氧化鋅的乙醇溶液具有較穩定的熒光性質，且6天后，依然可以保留91.0%的熒光強度，該納米顆粒的乙醇溶液用水稀釋后也具有一定的穩定性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種納米氧化鋅透明醇溶液的制備方法，屬于無機非金屬材料領域。
技術介紹
在過去的幾年中，氧化鋅納米顆粒受到了廣泛的研究，尤其是在透明導體，光電轉換，工業催化，生物醫藥等領域。與Cd系和Pb系熒光量子點相比，氧化鋅具有無毒和生物相容性等特點，特別適合應用于生物醫藥領域。當固體顆粒的粒徑小于某特征長度尺度（如激子直徑或電子平均自由程）時，其理化屬性明顯不同于本征塊狀材料，尤其是氧化鋅納米晶體。與二氧化鈦納米粒子相比，納米氧化鋅在實驗上更容易實現量子限域效應。因此，研究和開發規模化制備超細氧化鋅納米顆粒的方法具有重要意義。到目前為止，關于超細納米顆粒的定義是存在爭議的。最近,有人提出采用10nm作為超細納米粒子劃分的主要標準。此外，用于定義超細納米粒子的維度還包括：亞10nm粒徑尺寸，二氧化硅納米顆粒，金納米粒子；5nm粒徑尺寸，CdSe，金，銀，銅，納米氧化鐵。到目前為止，科技工作者采用了各種各樣的方法合成超細氧化鋅納米顆粒，如紫外光分解法，微反應器-膜分散法，聚乙烯亞胺-濕化學法，有機金屬水解方法等。然而，這些合成方法經常會碰到以下問題：如超細納米氧化鋅粒子穩定性差、制備路線復雜、合成成本太高等。在過去的20年間，在乙醇中合成氧化鋅納米顆粒已被廣泛的研究：納米氧化鋅的成核和生長機制，小分子配體的穩定作用，納米氧化鋅溶膠的穩定規則。然而，很少有人研究氧化鋅納米粒子通過高聚物修飾后的穩定性和熒光特性。通過高聚物穩定納米粒子是調控膠體分散體系中納米顆粒間的交互作用的有效的方法之一。采用高聚物穩定納米顆粒具有明顯的優勢：納米顆粒的穩定性不易受溶液環境(存在電解質，水/非水環境)和粒子濃度的影響。因此，通過高聚物穩定的氧化鋅納米顆粒的生物熒光應用可能更適合復雜的生物環境。中國專利技術專利201310428767.X公開了《一種制備單分散球狀納米氧化鋅的方法》，其是以鋅鹽、NaOH和PEG-6000為原料，采用一步法制備出粒徑約為30nm的球狀納米ZnO。該方法制備得到的納米ZnO徑粒較大（約30nm），且納米ZnO不溶于醇，即納米ZnO的乙醇分散性差。目前，未見有高乙醇分散性且熒光性能良好的納米氧化鋅制備方法的相關文獻報道。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是：提供一種納米氧化鋅透明醇溶液的制備方法，該方法選擇鋅鹽為鋅源，氫氧化鈉為堿源，聚乙二醇為穩定劑，在乙醇中低溫反應，制得納米氧化鋅乙醇溶液；制得的納米氧化鋅平均粒徑可控制在5nm以內，具有高乙醇分散性且熒光性能良好。解決上述技術問題的技術方案是：一種納米氧化鋅透明醇溶液的制備方法，包括以下步驟：(1)將氫氧化鈉加入到乙醇中混合均勻，氫氧化鈉和乙醇摩爾比為0.001～0.006，48～52℃下充分攪拌18～22分鐘，得到氫氧化鈉溶液，(2)將鋅鹽加入到乙醇中混合均勻，鋅鹽與乙醇的摩爾比為0.001～0.006，63～68℃下充分攪拌18～22分鐘，冷卻到48～52℃，加入聚乙二醇，聚乙二醇的加入量與步驟(2)中乙醇用量的體積比為1～7:100，然后在48～52℃下攪拌8～12分鐘，得到鋅鹽溶液；(3)將氫氧化鈉溶液迅速加入到鋅鹽溶液中，氫氧化鈉溶液與鋅鹽溶液的體積比為1：1～1.1，在48～52℃下繼續攪拌反應20～800分鐘，得到納米氧化鋅乙醇溶液。步驟(2)中，所述的鋅鹽為乙酸鋅、氯化鋅、硫酸鋅中的一種、兩種或三種。步驟(2)中，所述的聚乙二醇為聚乙二醇-200、聚乙二醇-400、聚乙二醇-20000的一種、兩種或三種。由于采用了以上技術方案，本專利技術具有以下有益效果：(1)規模化可控制備超細ZnO@PEG納米顆粒。該納米氧化鋅的乙醇溶液穩定性好，在6個月以上的時間內可穩定的保持澄清透明狀態，且無顆粒團聚現象出現，如圖7所示。(2)該納米氧化鋅的乙醇溶液具有較穩定的熒光性質，且6天后，依然可以保留91.0%的熒光強度，如圖6所示。該納米顆粒的乙醇溶液用水稀釋后，其熒光也具有一定的穩定性。附圖說明圖1是本專利技術實施例1制備的納米氧化鋅乙醇溶液中獲取的ZnO@PEG納米顆粒的透射電子顯微鏡圖譜（TME）。從圖1的投射電子顯微鏡可以看出，本專利技術制備的氧化鋅分散均勻，粒徑為5nm左右。圖2是未修飾ZnO納米顆粒的透射電子顯微鏡圖譜（TME）。圖3是本專利技術實施例1制備的納米氧化鋅乙醇溶液中獲取的ZnO@PEG納米顆粒和未修飾ZnO納米顆粒的傅里葉紅外圖譜（FTIR）。圖中，A為ZnO@PEG納米顆粒，B為未修飾ZnO納米顆粒。從圖3可以看出，由于Zn-O鍵的伸縮振動，未修飾ZnO納米顆粒和ZnO@PEG納米顆粒在460cm-1處均出現強烈的振動吸收峰。顯然，對于ZnO@PEG納米顆粒而言，由于聚乙二醇包裹物的存在，在1250cm-1處，-C-O-H面內彎曲振動峰可以被發現，同時，在1100cm-1處，-C-O(H)伸縮振動峰也被發現。然而，這兩個峰并未發現在未修飾ZnO納米顆粒的FT-IR吸收譜中，該結果充分表明，聚乙二醇能夠吸附在ZnO@PEG納米粒子表面。圖4-1是未修飾ZnO納米顆粒的熱重圖譜（TGA）。圖4-2是本專利技術實施例1制備的納米氧化鋅乙醇溶液中獲取的ZnO@PEG納米顆粒的熱重圖譜（TGA）。從圖4-1和圖4-2可以看出，經過三步失重，ZnO@PEG納米粒子總失重率為62%，而未修飾ZnO納米粒子的總失重率為36.25%。此外，對于未修飾ZnO納米粒子而言，在120℃時，其失重速率達到最大（0.375%/℃），而ZnO@PEG納米粒子要在250℃時失重速率才能達到最大，且最大失重速率僅為0.55%/℃。可以推測的是：未修飾ZnO納米粒子和ZnO@PEG納米粒子最大失重速率分別由未修飾ZnO樣品中揮發性溶劑和ZnO@PEG樣品中聚乙二醇高分子鏈的熱分解導致。因此，TGA分析結果進一步表明：在制備ZnO@PEG納米粒子過程中，其顆粒表面被聚乙二醇高分子包裹。圖5是未修飾ZnO納米顆粒的X射線衍射圖譜（XRD）。從圖5可以看出，很明顯，在31.60°,34.318°,36.08°可以找到衍射峰，分別對應于纖鋅礦型氧化鋅的(110),(002),(101)晶面。上述所有結果充分表明，聚乙二醇能夠吸附在ZnO@PEG納米顆粒表面，并與其產生交互作用。圖6：ZnO@PEG乙醇溶液在4℃儲存6天的熒光穩定性圖。從圖6可以看出，其熒光輻射強度能夠保留最初強度的91.0%，表明：在乙醇中，ZnO@PEG納米顆粒占據可以接受的貯存穩定性，能夠用于相關的熒光傳感分析。此外該結果進一步驗證：聚乙二醇可以有效阻止氧化鋅納米顆粒在乙醇中的團聚，其表面的氧空位復合物能夠得到保護，ZnO@PEG納米顆粒占據優異的熒光傳感性能。圖7：本專利技術實施例1制備的納米氧化鋅乙醇溶液與未修飾的納米ZnO乙醇溶液對比圖。從圖7可以看出，當未修飾氧化鋅納米顆粒的乙醇溶液在室溫下存儲24h后，其乙醇溶液變渾濁且在存儲瓶底部可以發現大量氧化鋅沉淀物。然而，在室溫條件下，本專利技術制備的ZnO@PEG納米顆粒的乙醇溶液可以保持穩定透明達6個月。圖7中，a為儲存一天未修飾的納米ZnO乙醇溶液，b為儲存6個月的本專利技術納米ZnO@PEG乙醇溶液。具體實施方式實施例1:10.0mmol氫氧化鈉本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種納米氧化鋅透明醇溶液的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：(1)?將氫氧化鈉加入到乙醇中混合均勻，氫氧化鈉和乙醇摩爾比為0.001～0.006，48～52℃下充分攪拌18～22分鐘，得到氫氧化鈉溶液，(2)?將鋅鹽加入到乙醇中混合均勻，鋅鹽與乙醇的摩爾比為0.001～0.006，63～68℃下充分攪拌18～22分鐘，冷卻到48～52℃，加入聚乙二醇，聚乙二醇的加入量與步驟(2)中乙醇用量的體積比為1～7:100，然后在48～52℃下攪拌8～12分鐘，得到鋅鹽溶液；(3)?將氫氧化鈉溶液迅速加入到鋅鹽溶液中，氫氧化鈉溶液與鋅鹽溶液的體積比為1：1～1.1，在48～52℃下繼續攪拌反應20～800分鐘，得到納米氧化鋅乙醇溶液。

【技術特征摘要】
1.一種納米氧化鋅透明醇溶液的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：(1)將氫氧化鈉加入到乙醇中混合均勻，氫氧化鈉和乙醇摩爾比為0.001～0.006，48～52℃下充分攪拌18～22分鐘，得到氫氧化鈉溶液，(2)將鋅鹽加入到乙醇中混合均勻，鋅鹽與乙醇的摩爾比為0.001～0.006，63～68℃下充分攪拌18～22分鐘，冷卻到48～52℃，加入聚乙二醇，聚乙二醇的加入量與步驟(2)中乙醇用量的體積比為1～7:100，然后在48～52℃下攪拌8～12分鐘，得到鋅鹽溶液；(3)...

【專利技術屬性】
技術研發人員：黃文藝，李利軍，程昊，劉新梅，白大偉，孔紅星，
申請(專利權)人：廣西科技大學，
類型：發明
國別省市：廣西;45