由粗氧化锌制备纳米活性氧化锌的研究

采用碳酸氢铵法由粗氧化锌制备纳米活性氧化锌。研究了用碳酸氢铵法由粗氧化锌制备活性氧化锌的热力学、中间体碱式碳酸锌的主要组成和碱式碳酸锌热分解的温度对形貌的影响;考察了中间体碱式碳酸锌的热分解温度和时间对纳米活性氧化锌的纯度、白度、比表面积和表观密度的影响。碱式碳酸锌焙解生成纳米活性氧化锌适宜的温度和时间分别为600℃和1h时,产品中氧化锌的质量分数为97.6%,粒度<100nm,比表面积50m2/g,表观密度0.21g/cm3。     

煅烧温度对纳米氧化锌纯度的影响及其机理探讨

以碳酸钠和硝酸锌为原料,采用高温固相煅烧热分解方法制备高纯度纳米氧化锌。通过滴定分析了产物的纯度,结合产物的中位粒径测试,确定了高纯度氧化锌制备的煅烧温度。通过对特定煅烧温度下产物的X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)、激光粒度、乙二胺四乙酸二钠滴定分析,阐述了高纯度纳米氧化锌形成机理。研究表明,碱式碳酸锌在煅烧温度高于200℃时可以完全分解,随着温度进一步升高,产物的纯度逐渐升高;当煅烧温度高于400℃时,产物的纯度大于95%,满足GB/T 19589—2004《纳米氧化锌》3类的要求;当煅烧温度为600℃时,产物中位粒径最小(345 nm);热分解法制备高纯度纳米氧化锌,经历了碱式碳酸锌分解为氧化锌、二氧化碳、水和在不同煅烧温度下建立氧化锌、二氧化碳、水的吸附-脱附平衡两个物理化学过程。     

制备纳米氧化锌前驱体碱式碳酸锌的热解动力学

采用碳酸氢铵法由粗氧化锌制备纳米氧化锌。研究了碳酸氢铵法制备纳米氧化锌前驱体碱式碳酸锌的组成、热解温度、纳米氧化锌晶型,以及前驱体热解动力学。研究表明:前驱体碱式碳酸锌的组成为Zn5(CO3)2(OH)6,它在222℃左右开始分解,在250℃左右强烈分解为氧化锌、水和二氧化碳,温度高于265℃后分解接近完全。前驱体在600℃下热解1h得属于六方晶系的纳米氧化锌,空间群为C46V%DP63mc。Zn5(CO3)2(OH)6热解反应的表观活化能Ea为184.59kJ/mol,表观频率因子A为4.98×1018s-1,动力学机理就是随机核化机理,遵从Aurami方程Ⅱf(α)=3(1-α)[-ln(1-α)]2/3。     

微波煅烧制备纳米氧化锌

报道了用直接沉淀法制备碱式碳酸锌，然后用微波焙烧制备纳米氧化锌的方法。在沉淀反应后的混合液中适当地加入氨水进行处理，最后还可制得肤色纳米氧化锌。此方法制备的纳米氧化锌粒径在10—20nm，分布均匀，分散性好。     

抗紫外PET及纤维的研究开发

探讨了纳米碱式碳酸锌的制备方法。并结合聚酯的制备条件，在聚酯的聚合前加入纳米碱式碳酸锌，在聚合过程中分解生成氧化锌，实现聚酯的抗紫外性能；实验表明，聚酯的抗紫外性能随氧化锌用量的增加而增强，当氧化锌质量分数大于1％时，对聚酯的抗紫外线性能影响已不很明显。对抗紫外聚酯的相应纺丝干燥、速度、上油等条件进行了阐述。     

直接沉淀法制备纳米氧化锌工艺研究

提供一种以醋酸锌与碳酸氢铵为原料，添加表面活性剂，直接沉淀法制备纳米氧化锌的新工艺。讨论了反应物浓度和配比、反应温度、反应时间、前驱物碱式碳酸锌热分解温度对纳米氧化锌形成的影响。采用透射电镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、热重／差热分析（TG／DTA）等方法对制备的纳米氧化锌进行表征，结果为：制得的氧化锌的平均粒径在20—80nm，晶型为六方晶系。     

超快速混合微反应器制备纳米氧化锌

以七水硫酸锌和碳酸氢钠为原料,在超快速混合微反应器中合成氧化锌前驱体碱式碳酸锌,再通过焙烧获得纳米氧化锌。考察了各操作条件对纳米氧化锌颗粒制备的影响,采用TEM、XRD、BET等手段对所得的样品做了表征。结果表明,采用快速沉淀法,通过超快速混合微反应器可实现纳米氧化锌的可控制备,所得纳米氧化锌平均粒径为14~55 nm,晶型为六方晶系结构,样品粒径分布窄,分散性良好。     

从含锌废催化剂制备纳米氧化锌的工艺研究与生产实践

研究了以含锌废催化剂为原料,经酸浸、除杂、锌粉置换、合成等工艺制得碱式碳酸锌,再经过滤、洗涤、干燥、煅烧制备纳米氧化锌。考察了酸浸工艺硫酸溶液质量分数和液固比(硫酸与含锌废催化剂的质量比)对锌浸出率的影响,以及煅烧温度对纳米氧化锌质量的影响。实验结果表明,含锌废催化剂酸浸工艺的最佳实验条件为:硫酸质量分数30%,液固比5,在此工艺条件下,锌浸出率为92%。纳米氧化锌的最佳煅烧温度为400℃,在此条件下,氧化锌质量分数大于95%,比表面积大于50 m2/g。纳米氧化锌颗粒大小均匀,平均粒径小于50 nm,应用该工艺建成了一套3000 t/a的生产装置。     

不同碳酸盐沉淀剂热分解法制备纳米氧化锌

以硝酸锌为锌源,分别以碳酸钠和碳酸氢铵为沉淀剂,采用热分解碱式碳酸锌工艺制备纳米氧化锌。通过热重分析、晶型测试、平均粒径测试、微观形貌观察等系列对比,分析了以两种碳酸盐为沉淀剂制备氧化锌的过程,建立了生长动力学方程,对比了微观形貌和分散状态。实验结果表明,以碳酸氢铵为沉淀剂制备的前驱体在煅烧温度为200 ℃后直接生成纳米氧化锌,而以碳酸钠为沉淀剂制备的前驱体在煅烧温度为200~250 ℃时先生成碳酸锌然后在300 ℃时完全转变为氧化锌;两种沉淀剂制备纳米氧化锌的生长过程符合不同指数方程生长关系,以碳酸钠为沉淀剂制备纳米氧化锌的生长满足方程y=2.775 04e^{0.004 76x},而以碳酸氢铵为沉淀剂制备纳米氧化锌的生长满足方程y=5.152 96e^{0.002 85x},对比来看以碳酸氢铵为沉淀剂制备纳米氧化锌在相同温度下得到的晶粒尺寸要小;从粒度分布和透射电镜观察分析,在相同温度下也是以碳酸氢铵为沉淀剂制备的纳米氧化锌的粒径较小。     

热分解碱式碳酸锌制备特定晶粒尺寸纳米氧化锌及机理研究

以硝酸锌和碳酸氢铵为原料,采用热分解碱式碳酸锌工艺制备纳米氧化锌。通过煅烧产物的XRD分析,确定了前驱体最佳热分解温度,得出了煅烧温度、时间与平均晶粒尺寸的关系。通过对不同煅烧温度产物的透射电镜微观形貌观察、分析,阐述了热分解纳米氧化锌的形成机理。实验结果表明,前驱体最佳热分解温度为200℃;在200~600℃的煅烧温度下可形成晶粒尺寸为8.4~29.3 nm的纳米氧化锌;纳米氧化锌平均晶粒尺寸与煅烧温度为指数函数关系,而与煅烧时间为幂函数关系;纳米氧化锌在热分解过程中,首先形成纳米孔,随后孔和孔连通形成纳米孔道,最后形成表面圆滑的棒状纳米氧化锌。     

水解沉淀法制备超细碱式碳酸锌的试验研究

以碳酸氢铵和氨水浸出锌灰,然后经除杂净化得到高纯锌氨溶液,以高纯锌氨溶液为原料,采用加热水解沉淀法合成超细碱式碳酸锌,碱式碳酸锌经煅烧得到超细氧化锌。研究了加热水解沉淀工艺条件对碱式碳酸锌的粒径分布的影响。结果表明,最佳工艺条件为：搅拌速度为300 r/min、蒸氨温度为90 ℃、锌氨溶液中锌质量浓度为75 g/L、负压为-2 kPa。最佳工艺条件下得到的碱式碳酸锌的D50为0.77 μm,颗粒近似球形;煅烧后的氧化锌为六方晶系纤锌矿结构,D50为0.69 μm。     

活性纳米ZnO的制备

用成本低廉的锌焙砂为原料 ,通过直接沉淀法首先合成前驱物碱式碳酸锌 ,然后烘干分解得到活性纳米ZnO粉体。TG -DTA表明前驱物为碱式碳酸锌 ,XRD估测颗粒尺寸为 90nm ,产品气敏度为 17.8。     

新法合成碳酸锌纳米晶及其数据挖掘

以七水硫酸锌粉末与碳酸氢铵粉末作原料,在适量的表面活性剂(聚乙二醇 400)存在下,在室温下充分混合研磨得到反应混合物,洗去其中的可溶性无机盐后烘干,所得前驱体为结晶良好的纯相碳酸锌纳米晶,从而获得了一种简易的合成纳米氧化锌前驱体的新方法. 基于均匀设计、回归分析及最优计算,对纳米碳酸锌合成实验中得到的小型数据库作数据挖掘,所获取的优化工艺条件为：反应物摩尔比nNH4HCO3:nZnSO4·7H2O=1:1,表面活性剂用量20 μL,研磨时间40 min. 在此条件下合成的碳酸锌粉末及其在350℃煅烧2 h所得到的氧化锌粉末的一次粒子的平均粒径分别约35和20 nm.     

低成本制备纳米氧化锌工艺条件研究

以氯化锌和碳酸钠为原料,通过均匀沉淀法制备纳米氧化锌。借助激光粒度分析仪及透射电镜等分析手段,探索制备工艺条件对纳米氧化锌粒径及形貌的影响规律。最佳工艺条件：锌离子（Zn2+）初始浓度为0.74 mol/L,碳酸根与锌离子浓度比［c（CO32-）/c（Zn2+）］为1.1,反应温度为90 ℃,反应时间为40 min,煅烧温度为600 ℃,煅烧时间为1 h。在此条件下制备纳米氧化锌颗粒形貌为球形,粒度均匀,粒径约为25 nm,二次粒径（D50）为549.9 nm,分散性好。该工艺条件为低成本工业化制备纳米氧化锌提供了基础数据。     

锌灰制备碱式碳酸锌和超细氧化锌及表征

室温下采用氨浸出锌灰制得碱式碳酸锌,再经煅烧制得超细氧化锌。研究了在合成碱式碳酸锌过程中表面活性剂对碱式碳酸锌和氧化锌颗粒尺寸与形貌的影响。结果表明,聚乙二醇（PEG20000）和聚乙烯吡咯烷酮（PVP-K30）这两种表面活性剂对颗粒的分散效果最好,制得的碱式碳酸锌颗粒为无定形片状且分散均匀,平均粒径为1 μm,煅烧后的氧化锌颗粒为六方晶系纤锌矿结构,粒径约为0.7 μm。添加PVP-K30比添加PEG20000的碱式碳酸锌热分解温度高。添加PEG和PVP的碱式碳酸锌反应活化能分别为139.9 kJ/mol和146.8 kJ/mol。     

草酸锌热分解条件对氧化锌粒径的影响

借助透射电镜(SEM)研究了不同热分解条件对氧化锌粒径的影响规律。实验发现:在500～900℃的煅烧温度内,随着热分解温度的增加,氧化锌的聚集程度越来越大,平均粒径由50nm增大至500nm;在同一煅烧温度(500℃)下,随着煅烧时间的增加氧化锌的聚集程度呈增大趋势,平均粒径由50nm增大至300nm。相同热分解条件下,由乙醇洗涤的草酸锌制备的氧化锌粒径分布较窄(10～50nm),而由水洗涤的草酸锌制备的氧化锌粒径分布较宽(30～80nm)。热分解草酸锌制备纳米氧化锌的适宜工艺条件为:500℃,1h。     

纳米氧化镁的制备研究

研究了由碳酸铵和氯化镁制备纳米氧化镁的方法。以碳酸铵和氯化镁为主要原料，加入有机表面活性剂，经过反应、过滤、水洗、醇洗、干燥和灼烧制得纳米氧化镁。经表观密度、比表面积、孔容积、粒径及透射电镜的测定，粒子大小均在纳米范围。试验结果证明，试验工艺路线及测定方法均适合纳米氧化镁制备。主要原料碳酸铵和氯化镁来源广泛，价格低廉，对纳米氧化镁的工业生产具有重要意义。     

室温固相法合成ZnCO3及其自晶化特征

以ZnSO4×7H2O与NH4HCO3为原料,聚乙二醇-400为模板剂,经室温固相反应合成得到了ZnCO3纳米晶体,其粒径为25 nm左右. 实验结果表明,在始终保持NH4HCO3过量的条件下可抑制杂质的形成,得到结晶完好的ZnCO3纳米晶体;在研磨反应的20 min内,产物ZnCO3已自动晶化成为完好的晶体,无需静置晶化,长时间的静置晶化反而会导致副产物碱式碳酸锌的生成;模板剂对产物组成具有重要的调控作用,有模板剂时得到的是ZnCO3纳米晶体,无模板剂时得到的是含有碱式碳酸锌与ZnCO3的混合物,但以碱式碳酸锌为主. 与文献报道的微乳液法相比,可知模板剂是通过与反应物释放出来的结晶水在研磨搅拌作用下形成微乳液体系,从而对产物组成进行调控.     

利用次氧化锌粉制备活性氧化锌工艺研究

研究了利用硫酸浸出次氧化锌粉制备活性氧化锌的工艺。讨论了浸出过程中液固比、硫酸浓度对浸出率的影响;采用加氧化锌粉末、加热、调节pH和锌粉置换的方法提纯硫酸锌溶液;采用碳酸氢铵作为沉淀剂制备前驱体碱式碳酸锌。通过实验,确定了利用次氧化锌粉制备活性氧化锌的工艺参数。采用扫描电镜和X射线衍射对活性氧化锌进行了表征,结果表明：活性氧化锌的粒度分布均匀,形貌为球形立方,产品纯度高,氧化锌质量分数为99.48%。