一种利用无毒原料制备氰化锌纳米材料的方法技术

本发明专利技术提供了一种利用无毒原料制备氰化锌纳米材料的方法，采用改进的工艺条件，用电弧放电产生等离子体的制备技术，所用消耗阳极的成分是锌粒和石墨，阴极为石墨，制备在氩气和乙醇的气氛中进行；制备完成后，立即抽真空，再通入空气钝化，钝化时间为１～３００小时，再收集沉积在工作腔壁上的粉末。用该方法可以大量地稳定地获得纳米尺寸的氰化锌和氰化锌／锌纳米粉末材料。本发明专利技术所用原料为无毒的，反应时间短，可为快速绿色制备方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属氰化物(Zn(CN)2)的纳米粉末材料技术，特别提供了一种利用无 毒原料制备剧毒无机物氰化锌纳米粉末材料的绿色制备方法。
技术介绍
氰化锌有很多用途，可用于电镀、有机合成、医药和农药的制造，例如中国专利 99112474. X， 一种全泥氰化锌粉置换与炭浆吸附串联提金方法，就涉及到氰化锌的应用。 由于其本身是剧毒无机物和制备方法所用原料也为无机剧毒，所以其制备受到一 定的限制。 传统制备方法以氰化钠和氯化锌为原料，分别溶解后再合成氰化锌，经洗涤干燥 后得到产品。以醋酸锌和丙酮合氰化氢为原料在水中反应2天得到氰化锌，或者以硝酸锌 和氰化锌钾为原料反应2-3周得氰化锌。以上方法所用原料均有毒性而且反应时间长。本 专利技术介绍一种新的制备氰化锌的方法，而且所用原料为无毒的，反应时间短，可为快速绿色 制备方法。制备氰化锌为纳米粉末材料，还可控制产品中氰化锌和锌的比例。氰化锌纳米材 料可表现出许多奇异的特征，如量子限域效应、小尺寸效应、表面界面效应、宏观量子隧道 效应等，呈现出许多奇特的物理化学性能，如特殊的电磁性能、高的反应活性和催化活性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供了，用该方法 可以大量地稳定地获得纳米尺寸的氰化锌和氰化锌/锌纳米粉末材料。 本专利技术提供了，采用改进的工艺条 件，用电弧放电产生等离子体的制备技术 所用消耗阳极的成分是锌粒和石墨； 阴极为石墨； 制备在氩气和乙醇的气氛中进行，氩气压强为0. 5kpa 0. 5Mpa ;乙醇的用量与工 作腔体积成正比，其用量为0. 05 5ml/dm3 ;所述锌原料的纯度^ 95% (按重量计)，所述 石墨纯度>95% (按重量计)； 消耗阳极与阴极距离为1 20mm，电弧放电的电流为10 200A，电弧放电的电压 为10 40V ; 制备完成后，立即抽真空，再通入空气钝化，钝化时间为1 300小时，再收集沉积 在工作腔壁上的粉末。 本专利技术提供的利用无毒原料制备氰化锌纳米材料的方法，所述消耗阳极是石墨和 原料锌粒压成的块；在阳极上电弧放电的位置(起弧点)与原料锌粒间的距离为0到几十 厘米。 本专利技术提供的利用无毒原料制备氰化锌纳米材料的方法，所用阴极是纯度为高于 95%的石墨；消耗的阳极石墨和原料锌粒放在水冷铜盘上。3 电弧等离子体是电离了的气体，它是由电子、离子和中性粒子组成。在电弧放电 过程中，电子在电场中获得的能量w = leV，电子的电荷量为e = 1. 6 X 10—19库仑，V = 1伏 特，因而可以得到leV二 1.6X10—19库仑XI伏特=1.6X10—19焦耳。根据温度的微观定 义，E = W = 3/2kT = leV = 1. 6 X 10—19焦耳，把玻耳兹曼常数代入理论上的电子温度为T =11600K，在本专利技术中可达3000K以上，使低熔点金属锌在短时间内快速溶解蒸发，由此得 到大量的颗粒大的粉末。利用本专利技术中改进的工艺，可有效的控制颗粒蒸发的速度，控制材 料的颗粒大小。即电弧不直接接触锌块，而是离锌块有一定距离，使阴阳极起弧放电的同时 加热坩埚，让锌缓慢蒸发。通过控制起弧点和锌块距离控制所得锌材料的颗粒大小。并且 石墨的熔点很高(3973K)，只有极少量的碳可能蒸发，所得样品几乎为纯的锌纳米材料。在 加入碳源，而且所得锌纳米颗粒小的情况下，用空气钝化，可得到氰化锌的纳米材料。 本专利技术提供的是一种新的制备氰化锌的方法，而且所用原料为无毒的，反应时间 短，可为快速绿色制备方法。附图说明 图1为用电弧等离子体制备氰化锌纳米粉末材料的原料放置示意图，其中箭头 所示为起弧点，a， b， c为原料放置点，与起弧点的距离分别为2cm，4cm，6cm ; 图2为锌纳米粉末的X光衍射图谱，其中图中所标为六方锌的衍射峰，括号数据 代表晶面，如(101)代表六方锌的101晶面； 图3为起弧点与锌原料间距为2厘米，电流为100A所得锌/氰化锌纳米粉末的X光衍射图谱，其中括号数据代表晶面，如(101)代表六方锌的101晶面； 图4为起弧点与锌原料间距为2厘米，电流为100A所得六方锌/立方氰化锌纳米 粉末材料的扫描电镜照片，其中颗粒尺寸分布范围从几纳米到1微米； 图5为起弧点与锌原料间距为2厘米，电流为60A所得六方锌/立方氰化锌纳米 粉末材料X光衍射图谱，其中括号数据代表晶面，如(101)代表六方锌的101晶面； 图6为起弧点与锌原料间距为2厘米，电流为60A所得六方锌/立方氰化锌纳米 粉末材料的扫描电镜照片，其中颗粒尺寸分布约为几十到几百纳米； 图7为起弧点与锌原料间距为2厘米，电流为60A所得六方锌/立方氰化锌纳米 粉末材料的透射电镜照片，其中图中所示1，2区域的C，O，Zn三种元素的分布见表1和表 2 ; 图8为起弧点与锌原料间距为2厘米，电流为60A所得六方锌/立方氰化锌纳米粉 末材料的高分辨透射电镜照片，其中晶面间距为0. 29nm，对应于立方氰化锌的(200)面； 图9为起弧点与锌原料间距为6厘米，电流为100A所得立方氰化锌/六方锌(极 小量)纳米粉末材料的X光衍射图谱，其中图中晶面例如(110)代表氰化锌的晶面，箭头 所示为六方锌峰； 图10为起弧点与锌原料间距为6厘米，电流为100A所得氰化锌/锌纳米粉末材 料的扫描电镜照片，其中颗粒尺寸约为几纳米到几十纳米，分布较均匀； 图11为起弧点与锌原料间距为6厘米，电流为100A所得氰化锌/锌纳米粉末材料 小颗粒的高分辨透射电镜照片，其中晶面间距为0. 34nm，对应于立方氰化锌的(111)面； 图12为起弧点与锌原料间距为6厘米，电流为100A所得氰化锌/锌纳米粉末材料大颗粒透射电镜照片，其中表明大颗粒为氧化锌和碳包覆的六方锌，插图的衍射为六方锌。具体实施例方式下面的实施例将对本专利技术予以进一步的说明，但并不因此而限制本专利技术。 对比实验 将颗粒度在1微米到1毫米的锌颗粒，压制成形，压强为IMPa 2Gpa。压成的块 体作为原料，氩气压强为O. 03Mpa，阴极是石墨，产生电弧放电的电流为IOOA，电压为12 28V。锌原料与起弧点的距离为6厘米即放置与图1所示的c处。电弧熄灭后，放入空气钝 化，钝化时间为5小时，沉积在水冷壁上的为锌纳米粉末材料。图2是沉积在水冷壁上的六 方锌纳米粉末材料的X光衍射图谱，图中所标为单质锌的衍射峰。 实施例1 : 将颗粒度在1微米到1毫米的锌颗粒，压制成形，压强为lMPa 2GPa。压成的块 体作为原料，氩气压强为0. 05Mpa，所用阴极是石墨，工作室体积约70dm 加入酒精25毫升 作为碳源，产生电弧放电的电流为IOOA，电压为12 28V。锌原料与起弧点的距离为2厘 米即放置与图1所示的a处。电弧熄灭后，放入空气钝化，钝化时间为5小时，沉积在水冷 壁上的为六方锌/立方氰化锌纳米粉末材料。图3是沉积在水冷壁上的六方锌/立方氰化 锌纳米粉末材料的X光衍射图谱，图中所标为锌的衍射峰。约21°小峰为氰化锌。图4为锌/氰化锌纳米材料的扫描电镜照片，表明颗粒尺寸分布比较大，从几纳米到1微米。 实施例2 将颗粒度在1微米到1毫米的锌颗粒，压制成形，压强为lMPa 2GPa。压成的块 体作为原料，氩气压强为0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用无毒原料制备氰化锌纳米材料的方法，其特征在于：采用电弧放电产生等离子体的制备技术，所用消耗阳极的成分是锌粒和石墨，阴极为石墨，制备在氩气和乙醇的气氛中进行。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王振华，耿殿禹，胡卫进，康殿继，李达，张志东，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]