王建剛

摘 要：主要分析了不同粒徑的納米堿式碳酸鋅制備過(guò)程中相應(yīng)的工藝條件，并且進(jìn)一步探討了工藝條件對(duì)粒徑的影響規(guī)律。

關(guān)鍵詞：粒徑；納米堿式碳酸鋅；制備；工藝條件

中圖分類號(hào)：TB383 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）10-0038-02

堿式碳酸鋅是一種無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品，其功能比較多，質(zhì)量比較好，制作精細(xì)，用途十分廣泛。到目前為止，國(guó)內(nèi)外都對(duì)堿式碳酸鋅的制備進(jìn)行了一系列的深入研究。而在動(dòng)力學(xué)和反應(yīng)熱力學(xué)中，納米反應(yīng)物占據(jù)著十分重要的地位，且影響也比較大，比如化學(xué)反應(yīng)的研究，新型材料的研制、應(yīng)用、物質(zhì)穩(wěn)定性的相關(guān)測(cè)定等。

1 堿式碳酸鋅的概述

堿式碳酸鋅是一種白色細(xì)微無(wú)定形粉末，無(wú)臭、無(wú)味，不溶于水和醇，可以溶于氫氧化鈉和稀酸，微溶于氨。當(dāng)堿式碳酸鋅與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的過(guò)氧化氫作用，可釋放出二氧化碳，并且形成過(guò)氧化物。目前，堿式碳酸鋅的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛，比如在醫(yī)藥、石油化工、橡膠、化肥催化等領(lǐng)域都用到了堿式碳酸鋅。如今，市場(chǎng)上銷售的堿式碳酸鋅都比較普通，人們并沒(méi)有對(duì)這種普通的堿式碳酸鋅提出具體的要求。

在制備納米堿式碳酸鋅時(shí)，通常會(huì)采用兩種方法，即均勻沉淀法和室溫固相法。堿式碳酸鋅由硫酸鋅和碳酸氫銨共同制成，并且可實(shí)現(xiàn)納米氧化鋅的制備。但是，堿式碳酸鋅和納米氧化鋅之間并不具備相同的功能和用途，導(dǎo)致納米氧化鋅的制備對(duì)納米堿式碳酸鋅提出了不同的要求，即對(duì)其粒徑和形貌的要求不同。目前，對(duì)采用同一種方法進(jìn)行不同粒徑納米堿式碳酸鋅的制備工作還沒(méi)有相關(guān)的研究。在本文的研究中，采用直接沉淀法進(jìn)行不同粒徑的納米堿式碳酸鋅的制備主要分三個(gè)方面，即反應(yīng)物濃度、反應(yīng)溫度和反應(yīng)物配比等。

2 納米堿式碳酸鋅的制備

納米堿式碳酸鋅的制備有以下兩個(gè)步驟：①將所需原料準(zhǔn)備好。所需原料主要有氯化鋅、碳酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨、異丙醇，這些都作為分析純。②制備碳酸鈉和氯化鋅的水溶液。碳酸鈉和氯化鋅這兩者的質(zhì)量一定要達(dá)到相關(guān)要求，且事先必須稱取足量的碳酸鈉和氯化鋅，將兩者分別制成水溶液。在這個(gè)過(guò)程中，首先取一個(gè)250 mL的三口燒瓶，將氯化鋅溶液和一定體積的異丙醇同時(shí)倒進(jìn)去，在加熱的前提下對(duì)其進(jìn)行攪拌。當(dāng)實(shí)驗(yàn)溫度達(dá)到了相關(guān)要求后，將碳酸鈉溶液加入三口燒瓶中。在碳酸鈉溶液反應(yīng)的過(guò)程中，將定量的十二烷基三甲基溴化銨加進(jìn)去。在反應(yīng)結(jié)束之后，對(duì)反應(yīng)物進(jìn)行冷卻，再使用蒸餾水和無(wú)水乙醇將其洗滌干凈，最后放入110 ℃的真空干燥箱中，使其干燥，從而得到納米堿式碳酸鋅。如果要制備不同粒徑的納米堿式碳酸鋅，可以對(duì)其反應(yīng)條件進(jìn)行控制，以達(dá)到目的。

在測(cè)定納米堿式鹽酸鋅時(shí)，應(yīng)該采用國(guó)際相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。因此，在測(cè)定納米堿式碳酸鋅的晶型時(shí)，可以采用X-涉嫌衍射儀進(jìn)行測(cè)定。

納米堿式碳酸鋅的平均粒徑，也就是其直徑計(jì)算公式（也稱謝樂(lè)公式）為：

d=0.89λ/βcosθ. （1）

式（1）中：d——納米堿式碳酸鋅的直徑；

λ——衍射波的波長(zhǎng)；

β——半峰寬；

θ——衍射角。

3 納米堿式碳酸鋅的制備結(jié)果分析

3.1 晶型測(cè)定結(jié)果

納米堿式碳酸鋅晶型的測(cè)定一般采用X-涉嫌衍射儀，由測(cè)定結(jié)果可知，其XRD衍射譜圖和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)卡片上的特征峰趨向一致。因此，采用直接沉淀法制備納米粒子，其晶型為單斜晶體。

3.2 工藝條件對(duì)粒徑的影響

對(duì)納米堿式碳酸鋅造成影響的因素主要有三個(gè)，即溫度、碳酸鈉濃度和氯化鋅濃度。具體情況如表1所示。

由表1可知，在其他反應(yīng)條件沒(méi)有任何變化的情況下，反應(yīng)溫度發(fā)生了變化。根據(jù)式（1）進(jìn)行計(jì)算可知，納米堿式碳酸鋅的粒徑會(huì)隨著反應(yīng)溫度的升高而不斷減小。而在對(duì)碳酸鈉濃度和氯化鋅濃度進(jìn)行改變時(shí)，都會(huì)保持另一個(gè)條件不變。在氯化鋅濃度不變的情況下，選用濃度分別為0.3 mol/L、0.6 mol/L和1.5 mol/L的碳酸鈉，相應(yīng)的納米堿式碳酸鋅平均粒徑如表1所示；而在碳酸鈉濃度不變的情況下，選用濃度分別為0.3 mol/L、0.9 mol/L、1.5 mol/L和3.0 mol/L的氯化鋅，其相應(yīng)的納米堿式碳酸鋅平均粒徑如表1所示。

由此可知，無(wú)論是碳酸鈉濃度增大，還是氯化鋅濃度增大，堿式碳酸鋅的粒徑都會(huì)隨之加大。一般來(lái)說(shuō)，受擴(kuò)散控制的核在生長(zhǎng)時(shí)，其生長(zhǎng)速率受反應(yīng)物濃度的影響非常大。反應(yīng)物濃度一旦增大，會(huì)使納米顆粒在生長(zhǎng)后期，由于布朗運(yùn)動(dòng)的作用而導(dǎo)致單體核與分子簇、初級(jí)分子等發(fā)生碰撞而凝聚起來(lái)，從而形成比較大的顆粒。在這種情況下，三者碰撞發(fā)生的概率越大，就越容易凝聚形成比較大的顆粒。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，不同粒徑的納米堿式碳酸鋅的制備可以用同一種制備方法來(lái)完成，即采用直接沉淀法。對(duì)這種方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明，反應(yīng)溫度和反應(yīng)物濃度都可以明顯影響到納米堿式碳酸鋅的粒徑——反應(yīng)溫度越高，納米堿式碳酸鋅的粒徑就越小；碳酸鈉濃度和氯化鋅濃度的增加，都會(huì)使堿式碳酸鋅的粒徑隨之增大。另外，納米堿式碳酸鋅的純度都超過(guò)了99%.

參考文獻(xiàn)

[1]張憲璽，王曉娟，翟冠杰，等.堿式碳酸鋅煅燒制備納米氧化鋅[J].無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào)，2002（10）：155-156.

〔編輯：劉曉芳〕

摘 要：主要分析了不同粒徑的納米堿式碳酸鋅制備過(guò)程中相應(yīng)的工藝條件，并且進(jìn)一步探討了工藝條件對(duì)粒徑的影響規(guī)律。

關(guān)鍵詞：粒徑；納米堿式碳酸鋅；制備；工藝條件

中圖分類號(hào)：TB383 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）10-0038-02

堿式碳酸鋅是一種無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品，其功能比較多，質(zhì)量比較好，制作精細(xì)，用途十分廣泛。到目前為止，國(guó)內(nèi)外都對(duì)堿式碳酸鋅的制備進(jìn)行了一系列的深入研究。而在動(dòng)力學(xué)和反應(yīng)熱力學(xué)中，納米反應(yīng)物占據(jù)著十分重要的地位，且影響也比較大，比如化學(xué)反應(yīng)的研究，新型材料的研制、應(yīng)用、物質(zhì)穩(wěn)定性的相關(guān)測(cè)定等。

1 堿式碳酸鋅的概述

堿式碳酸鋅是一種白色細(xì)微無(wú)定形粉末，無(wú)臭、無(wú)味，不溶于水和醇，可以溶于氫氧化鈉和稀酸，微溶于氨。當(dāng)堿式碳酸鋅與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的過(guò)氧化氫作用，可釋放出二氧化碳，并且形成過(guò)氧化物。目前，堿式碳酸鋅的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛，比如在醫(yī)藥、石油化工、橡膠、化肥催化等領(lǐng)域都用到了堿式碳酸鋅。如今，市場(chǎng)上銷售的堿式碳酸鋅都比較普通，人們并沒(méi)有對(duì)這種普通的堿式碳酸鋅提出具體的要求。

在制備納米堿式碳酸鋅時(shí)，通常會(huì)采用兩種方法，即均勻沉淀法和室溫固相法。堿式碳酸鋅由硫酸鋅和碳酸氫銨共同制成，并且可實(shí)現(xiàn)納米氧化鋅的制備。但是，堿式碳酸鋅和納米氧化鋅之間并不具備相同的功能和用途，導(dǎo)致納米氧化鋅的制備對(duì)納米堿式碳酸鋅提出了不同的要求，即對(duì)其粒徑和形貌的要求不同。目前，對(duì)采用同一種方法進(jìn)行不同粒徑納米堿式碳酸鋅的制備工作還沒(méi)有相關(guān)的研究。在本文的研究中，采用直接沉淀法進(jìn)行不同粒徑的納米堿式碳酸鋅的制備主要分三個(gè)方面，即反應(yīng)物濃度、反應(yīng)溫度和反應(yīng)物配比等。

2 納米堿式碳酸鋅的制備

納米堿式碳酸鋅的制備有以下兩個(gè)步驟：①將所需原料準(zhǔn)備好。所需原料主要有氯化鋅、碳酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨、異丙醇，這些都作為分析純。②制備碳酸鈉和氯化鋅的水溶液。碳酸鈉和氯化鋅這兩者的質(zhì)量一定要達(dá)到相關(guān)要求，且事先必須稱取足量的碳酸鈉和氯化鋅，將兩者分別制成水溶液。在這個(gè)過(guò)程中，首先取一個(gè)250 mL的三口燒瓶，將氯化鋅溶液和一定體積的異丙醇同時(shí)倒進(jìn)去，在加熱的前提下對(duì)其進(jìn)行攪拌。當(dāng)實(shí)驗(yàn)溫度達(dá)到了相關(guān)要求后，將碳酸鈉溶液加入三口燒瓶中。在碳酸鈉溶液反應(yīng)的過(guò)程中，將定量的十二烷基三甲基溴化銨加進(jìn)去。在反應(yīng)結(jié)束之后，對(duì)反應(yīng)物進(jìn)行冷卻，再使用蒸餾水和無(wú)水乙醇將其洗滌干凈，最后放入110 ℃的真空干燥箱中，使其干燥，從而得到納米堿式碳酸鋅。如果要制備不同粒徑的納米堿式碳酸鋅，可以對(duì)其反應(yīng)條件進(jìn)行控制，以達(dá)到目的。

在測(cè)定納米堿式鹽酸鋅時(shí)，應(yīng)該采用國(guó)際相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。因此，在測(cè)定納米堿式碳酸鋅的晶型時(shí)，可以采用X-涉嫌衍射儀進(jìn)行測(cè)定。

納米堿式碳酸鋅的平均粒徑，也就是其直徑計(jì)算公式（也稱謝樂(lè)公式）為：

d=0.89λ/βcosθ. （1）

式（1）中：d——納米堿式碳酸鋅的直徑；

λ——衍射波的波長(zhǎng)；

β——半峰寬；

θ——衍射角。

3 納米堿式碳酸鋅的制備結(jié)果分析

3.1 晶型測(cè)定結(jié)果

納米堿式碳酸鋅晶型的測(cè)定一般采用X-涉嫌衍射儀，由測(cè)定結(jié)果可知，其XRD衍射譜圖和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)卡片上的特征峰趨向一致。因此，采用直接沉淀法制備納米粒子，其晶型為單斜晶體。

3.2 工藝條件對(duì)粒徑的影響

對(duì)納米堿式碳酸鋅造成影響的因素主要有三個(gè)，即溫度、碳酸鈉濃度和氯化鋅濃度。具體情況如表1所示。

由表1可知，在其他反應(yīng)條件沒(méi)有任何變化的情況下，反應(yīng)溫度發(fā)生了變化。根據(jù)式（1）進(jìn)行計(jì)算可知，納米堿式碳酸鋅的粒徑會(huì)隨著反應(yīng)溫度的升高而不斷減小。而在對(duì)碳酸鈉濃度和氯化鋅濃度進(jìn)行改變時(shí)，都會(huì)保持另一個(gè)條件不變。在氯化鋅濃度不變的情況下，選用濃度分別為0.3 mol/L、0.6 mol/L和1.5 mol/L的碳酸鈉，相應(yīng)的納米堿式碳酸鋅平均粒徑如表1所示；而在碳酸鈉濃度不變的情況下，選用濃度分別為0.3 mol/L、0.9 mol/L、1.5 mol/L和3.0 mol/L的氯化鋅，其相應(yīng)的納米堿式碳酸鋅平均粒徑如表1所示。

由此可知，無(wú)論是碳酸鈉濃度增大，還是氯化鋅濃度增大，堿式碳酸鋅的粒徑都會(huì)隨之加大。一般來(lái)說(shuō)，受擴(kuò)散控制的核在生長(zhǎng)時(shí)，其生長(zhǎng)速率受反應(yīng)物濃度的影響非常大。反應(yīng)物濃度一旦增大，會(huì)使納米顆粒在生長(zhǎng)后期，由于布朗運(yùn)動(dòng)的作用而導(dǎo)致單體核與分子簇、初級(jí)分子等發(fā)生碰撞而凝聚起來(lái)，從而形成比較大的顆粒。在這種情況下，三者碰撞發(fā)生的概率越大，就越容易凝聚形成比較大的顆粒。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，不同粒徑的納米堿式碳酸鋅的制備可以用同一種制備方法來(lái)完成，即采用直接沉淀法。對(duì)這種方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明，反應(yīng)溫度和反應(yīng)物濃度都可以明顯影響到納米堿式碳酸鋅的粒徑——反應(yīng)溫度越高，納米堿式碳酸鋅的粒徑就越??；碳酸鈉濃度和氯化鋅濃度的增加，都會(huì)使堿式碳酸鋅的粒徑隨之增大。另外，納米堿式碳酸鋅的純度都超過(guò)了99%.

參考文獻(xiàn)

[1]張憲璽，王曉娟，翟冠杰，等.堿式碳酸鋅煅燒制備納米氧化鋅[J].無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào)，2002（10）：155-156.

〔編輯：劉曉芳〕

摘 要：主要分析了不同粒徑的納米堿式碳酸鋅制備過(guò)程中相應(yīng)的工藝條件，并且進(jìn)一步探討了工藝條件對(duì)粒徑的影響規(guī)律。

關(guān)鍵詞：粒徑；納米堿式碳酸鋅；制備；工藝條件

中圖分類號(hào)：TB383 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）10-0038-02

堿式碳酸鋅是一種無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品，其功能比較多，質(zhì)量比較好，制作精細(xì)，用途十分廣泛。到目前為止，國(guó)內(nèi)外都對(duì)堿式碳酸鋅的制備進(jìn)行了一系列的深入研究。而在動(dòng)力學(xué)和反應(yīng)熱力學(xué)中，納米反應(yīng)物占據(jù)著十分重要的地位，且影響也比較大，比如化學(xué)反應(yīng)的研究，新型材料的研制、應(yīng)用、物質(zhì)穩(wěn)定性的相關(guān)測(cè)定等。

1 堿式碳酸鋅的概述

堿式碳酸鋅是一種白色細(xì)微無(wú)定形粉末，無(wú)臭、無(wú)味，不溶于水和醇，可以溶于氫氧化鈉和稀酸，微溶于氨。當(dāng)堿式碳酸鋅與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的過(guò)氧化氫作用，可釋放出二氧化碳，并且形成過(guò)氧化物。目前，堿式碳酸鋅的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛，比如在醫(yī)藥、石油化工、橡膠、化肥催化等領(lǐng)域都用到了堿式碳酸鋅。如今，市場(chǎng)上銷售的堿式碳酸鋅都比較普通，人們并沒(méi)有對(duì)這種普通的堿式碳酸鋅提出具體的要求。

在制備納米堿式碳酸鋅時(shí)，通常會(huì)采用兩種方法，即均勻沉淀法和室溫固相法。堿式碳酸鋅由硫酸鋅和碳酸氫銨共同制成，并且可實(shí)現(xiàn)納米氧化鋅的制備。但是，堿式碳酸鋅和納米氧化鋅之間并不具備相同的功能和用途，導(dǎo)致納米氧化鋅的制備對(duì)納米堿式碳酸鋅提出了不同的要求，即對(duì)其粒徑和形貌的要求不同。目前，對(duì)采用同一種方法進(jìn)行不同粒徑納米堿式碳酸鋅的制備工作還沒(méi)有相關(guān)的研究。在本文的研究中，采用直接沉淀法進(jìn)行不同粒徑的納米堿式碳酸鋅的制備主要分三個(gè)方面，即反應(yīng)物濃度、反應(yīng)溫度和反應(yīng)物配比等。

2 納米堿式碳酸鋅的制備

納米堿式碳酸鋅的制備有以下兩個(gè)步驟：①將所需原料準(zhǔn)備好。所需原料主要有氯化鋅、碳酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨、異丙醇，這些都作為分析純。②制備碳酸鈉和氯化鋅的水溶液。碳酸鈉和氯化鋅這兩者的質(zhì)量一定要達(dá)到相關(guān)要求，且事先必須稱取足量的碳酸鈉和氯化鋅，將兩者分別制成水溶液。在這個(gè)過(guò)程中，首先取一個(gè)250 mL的三口燒瓶，將氯化鋅溶液和一定體積的異丙醇同時(shí)倒進(jìn)去，在加熱的前提下對(duì)其進(jìn)行攪拌。當(dāng)實(shí)驗(yàn)溫度達(dá)到了相關(guān)要求后，將碳酸鈉溶液加入三口燒瓶中。在碳酸鈉溶液反應(yīng)的過(guò)程中，將定量的十二烷基三甲基溴化銨加進(jìn)去。在反應(yīng)結(jié)束之后，對(duì)反應(yīng)物進(jìn)行冷卻，再使用蒸餾水和無(wú)水乙醇將其洗滌干凈，最后放入110 ℃的真空干燥箱中，使其干燥，從而得到納米堿式碳酸鋅。如果要制備不同粒徑的納米堿式碳酸鋅，可以對(duì)其反應(yīng)條件進(jìn)行控制，以達(dá)到目的。

在測(cè)定納米堿式鹽酸鋅時(shí)，應(yīng)該采用國(guó)際相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。因此，在測(cè)定納米堿式碳酸鋅的晶型時(shí)，可以采用X-涉嫌衍射儀進(jìn)行測(cè)定。

納米堿式碳酸鋅的平均粒徑，也就是其直徑計(jì)算公式（也稱謝樂(lè)公式）為：

d=0.89λ/βcosθ. （1）

式（1）中：d——納米堿式碳酸鋅的直徑；

λ——衍射波的波長(zhǎng)；

β——半峰寬；

θ——衍射角。

3 納米堿式碳酸鋅的制備結(jié)果分析

3.1 晶型測(cè)定結(jié)果

納米堿式碳酸鋅晶型的測(cè)定一般采用X-涉嫌衍射儀，由測(cè)定結(jié)果可知，其XRD衍射譜圖和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)卡片上的特征峰趨向一致。因此，采用直接沉淀法制備納米粒子，其晶型為單斜晶體。

3.2 工藝條件對(duì)粒徑的影響

對(duì)納米堿式碳酸鋅造成影響的因素主要有三個(gè)，即溫度、碳酸鈉濃度和氯化鋅濃度。具體情況如表1所示。

由表1可知，在其他反應(yīng)條件沒(méi)有任何變化的情況下，反應(yīng)溫度發(fā)生了變化。根據(jù)式（1）進(jìn)行計(jì)算可知，納米堿式碳酸鋅的粒徑會(huì)隨著反應(yīng)溫度的升高而不斷減小。而在對(duì)碳酸鈉濃度和氯化鋅濃度進(jìn)行改變時(shí)，都會(huì)保持另一個(gè)條件不變。在氯化鋅濃度不變的情況下，選用濃度分別為0.3 mol/L、0.6 mol/L和1.5 mol/L的碳酸鈉，相應(yīng)的納米堿式碳酸鋅平均粒徑如表1所示；而在碳酸鈉濃度不變的情況下，選用濃度分別為0.3 mol/L、0.9 mol/L、1.5 mol/L和3.0 mol/L的氯化鋅，其相應(yīng)的納米堿式碳酸鋅平均粒徑如表1所示。

由此可知，無(wú)論是碳酸鈉濃度增大，還是氯化鋅濃度增大，堿式碳酸鋅的粒徑都會(huì)隨之加大。一般來(lái)說(shuō)，受擴(kuò)散控制的核在生長(zhǎng)時(shí)，其生長(zhǎng)速率受反應(yīng)物濃度的影響非常大。反應(yīng)物濃度一旦增大，會(huì)使納米顆粒在生長(zhǎng)后期，由于布朗運(yùn)動(dòng)的作用而導(dǎo)致單體核與分子簇、初級(jí)分子等發(fā)生碰撞而凝聚起來(lái)，從而形成比較大的顆粒。在這種情況下，三者碰撞發(fā)生的概率越大，就越容易凝聚形成比較大的顆粒。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，不同粒徑的納米堿式碳酸鋅的制備可以用同一種制備方法來(lái)完成，即采用直接沉淀法。對(duì)這種方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明，反應(yīng)溫度和反應(yīng)物濃度都可以明顯影響到納米堿式碳酸鋅的粒徑——反應(yīng)溫度越高，納米堿式碳酸鋅的粒徑就越?。惶妓徕c濃度和氯化鋅濃度的增加，都會(huì)使堿式碳酸鋅的粒徑隨之增大。另外，納米堿式碳酸鋅的純度都超過(guò)了99%.

參考文獻(xiàn)

[1]張憲璽，王曉娟，翟冠杰，等.堿式碳酸鋅煅燒制備納米氧化鋅[J].無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào)，2002（10）：155-156.

〔編輯：劉曉芳〕