离子液体中ZnO纳米棒的制备与表征.PDF

第22卷 第5期 应 用 化 学 V01．22No．5 2005年 5月 CHINESEJOURNALOFAPPUEDCHEMISTRY May2005 离子液体中ZnO纳米棒的制备与表征 陈利娟。 张晟卯。 吴志申 张治军。 党鸿辛 (“河南大学特种功能材料重点实验室 开封475001； 中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室 兰州) 关键词 离子液体，ZnO纳米棒，热分解 中图分类号：0632．5 文献标识码 ：A 文章编号：1000-0518(2005)05-0554-03 纳米级氧化锌，由于其粒子尺寸小，比表面积大，与普通ZnO相比展现出许多特殊的性质，如荧光 性、压电性、非迁移性、吸收和散射紫外线的能力，在陶瓷、涂料、橡胶工业、杀菌、紫外线屏蔽等方面有着 广泛的应用 ]。目前，制备纳米氧化锌的方法有很多 ，如液相法和水热法等，由于液相法制备氧化 锌时，需在液相中制备出前驱体，经干燥、焙烧得到纳米ZnO，但制得的纳米颗粒易团聚；而用水热法制 备氧化锌，需在高温高压下进行，对设备的要求较高，很难形成产业化。为克服以上缺点，本文选用离子 液体作为反应介质制备纳米 ZnO。离子液体 ，又称低温熔融盐，是低温(110℃)下呈液态的盐， 其蒸气压为零 ，以液态存在的温度范围较宽，具有高的热稳定性，是许多有机、无机物的优 良溶剂，被广 泛应用于电化学、有机合成、催化等领域 ，但在离子液体中制备纳米微粒，却鲜见报道 “，我们在常压 170℃时的离子液体中分解Zn(OH)，合成了由离子液体修饰的ZnO纳米棒。 咪唑(CNH)，溴乙烷 (CHBr)，溴丁烷 (CHBr)，无水乙醇，二氯甲烷 (CHCI)，钠 (Na)，氢氧 化钠 ，氯化锌，浓硫酸，氟硼酸纳(NaBF)，无水硫酸镁 ，以上均为分析纯试剂。NicoletAvatar360型傅立 叶红外光谱仪 (美 国Nicolet公司)；JEM-2010型高分辨透射电子显微镜 (日本 JEOL公司)；PhilipsX PertPro型粉末衍射仪(荷兰Philips公司)。 溴乙烷、溴丁烷使用前浓HSO洗涤3次，蒸馏水洗涤，无水MgSO干燥过夜，减压蒸馏。 1乙基咪唑的合成参照文献[12]合成方法，量取125mL无水乙醇放人250mL烧瓶中，加人9．5g 钠片分批加人烧瓶中，完全反应后 ，加人25．0g咪唑，溶解后，慢慢滴加44．0g的溴乙烷 ，回流反应5h， 经过滤除去沉淀物，先减压滤液蒸去溶剂 ，后收集 121℃／11319．04Pa的馏分。 离子液体1丁基．3．乙基四氟硼酸盐的合成参照文献[13]合成方法，称取15．0g乙基咪唑和16．3g 溴丁烷，加人 100mL三口烧瓶中，油浴加热，控制温度在6O℃下，回流反应 5h。冷却至室温后 ，加人 50mI-~~7馏水溶解 ，用 15mL二氯甲烷洗涤3次，滴加20mL溶有 14．7g的NaBF的水溶液，室温搅拌 24h，用20mL_--．氯甲烷萃取3次，用蒸馏水洗涤3次，无水硫酸镁干燥过夜，在3O℃下蒸去溶剂，再在 100℃下减压抽取2h，以除去所含的水分，即制得 1一丁基一3一乙基四氟硼酸盐。 13．6g氯化锌和8．0g氢氧化钠分别溶解于 10mL水中，在搅拌下，将氯化锌水溶液滴到氢氧化钠 水溶液中，得到氢氧化锌 (Zn(OH))白色沉淀，经过滤，用蒸馏水反复洗涤，在真空干燥器中干燥，得 白 色粉末氢氧化锌。 称取0．081gZn(OH)粉末，放人50mL圆底烧瓶中，取5mL1一丁基一3一乙基四氟硼酸盐倒人圆底 烧瓶内，油浴加热，控制温度在 170℃反应3h，离心分离，用无水乙醇洗涤，晾干后得白色粉末 ZnO纳 米微粒。 结果与讨论 由纯离子液体的红外图谱可知，3154和3116cm 处为环上c—H键伸缩振动的特征吸收；2964、 2004-08-02收稿，2004—12-28修回 国家 自然科学基金(2o4oIoo6)和河南大学科学研究基金(XK02104)资助项 目 通讯联系人：吴志申，男，1954年生，教授；E—mail：liju~@hotmail．corn；研究方向：纳米材料的制备及摩擦