论文部分内容阅读
我国锌产品生产的大幅增加,造成了锌资源日益短缺、锌矿石品位下降,因此低成本、高效率地生产高附加值锌产品成为提高锌资源利用率的必然趋势。纳米氧化锌作为一种新型无机功能材料,因具备宏观物体所没有的特殊性质而应用广泛。然而,现有纳米氧化锌的制备大多以锌盐或金属锌为锌源,工艺复杂且生产成本高,不适于工业化生产。本论文以廉价锌渣氧粉为原料,湿法提取锌后,采用低温溶液法制备纳米氧化锌,工艺简单、绿色无污染,在解决环境污染、资源再利用方面具有现实意义。本论文主要结论如下:(1)以硫酸作为浸出剂,提取锌渣氧粉中锌,研究了硫酸初始浓度、液固比、浸出时间、浸出温度等因素对锌、铁浸出率的影响;确定了最佳浸出条件为:硫酸初始浓度1.5 mol/L,液固比6∶1,浸出温度80℃,浸出时间2 h;锌渣氧粉中锌浸出率为87.1%,铁浸出率为24.69%。浸出液组成为:Zn 59.41 g?L-1、Fe 2.57 g?L-1、Pb 0.0093 g?L-1、Cu 0.08 g?L-1、Cd 0.12 g?L-1。(2)浸出液净化分为两步:(a)H2O2氧化除铁,其最佳条件为:调节溶液pH=5,H2O2用量为理论用量1.4倍,反应温度为90℃,反应时间为1 h,经检测净化液中铁离子含量为0.502 mg·L-1,除铁率达97.48%;(b)锌粉置换法除铜、镉等杂质,其最佳条件为:锌粉用量为理论用量7倍,反应温度为50℃,反应时间为60 min,经检测净化液中杂质铜、镉离子含量分别为0.035 mg·L-1和0.054 mg·L-1。经两步净化后得到的精制硫酸锌溶液中杂质含量达到净化要求,可用于下一步制备纳米氧化锌。(3)以精制ZnSO4溶液为锌源,NaOH溶液为沉淀剂,采用低温溶液法制备纳米氧化锌,研究了锌碱摩尔比、反应温度、不同初始锌离子浓度对产品晶体结构和形貌的影响,确立了最佳制备条件为:初始锌离子浓度为0.1 mol/L,锌碱摩尔比为1∶5,控制62℃条件下恒温搅拌反应1 h,制备出圆锥形的六方晶系纤锌矿结构纳米氧化锌,颗粒分布均匀,平均粒径为100 nm。研究了圆锥形ZnO的形成过程,ZnO的形成是以负离子四面体ZnO22-为生长基元,经历了由Zn(OH)2到ZnO“结晶-溶解-再结晶”过程。(4)研究了圆锥形氧化锌的紫外-可见光吸收性能。本实验制得的氧化锌在紫外光区280~400 nm波段有很强的吸收,在可见光区有很好的透过率;与普通氧化锌相比,纳米氧化锌具有更好的紫外光遮蔽性和可见光透过性。