CN118984811A - 透明碳酸锌、稳定纳米氧化锌及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制备透明碳酸锌的方法。该方法包括从锌源、氨和二氧化碳制备碳酸锌氨水溶液，从溶液中除去金属杂质，向碳酸锌氨溶液中注入二氧化碳，将所得浆料加热到约90℃或更高的温度，直到氨基本上不存在于溶液中，并在约150℃至300℃的温度下干燥所得碳酸锌，持续时间长度用以除去水，但保留了相当一部分的二氧化碳含量。氨和二氧化碳以有效溶解锌的摩尔比或重量比存在于水溶液中。纳米氧化锌可以通过在300‑400℃的温度下将该碳酸锌干燥足够长的时间以去除基本上所有的CO₂来制备。

Description

透明碳酸锌、稳定纳米氧化锌及其制备方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2022年4月20日提交的美国临时专利申请63/332,925的优先权及于2022年4月20日提交的美国专利申请63/332,925的优先权，两者均通过引用并入本申请，如同在本申请中所充分阐述。

技术领域

本发明通常涉及碳酸锌和氧化锌的制备方法。更具体地说，本发明的实施方案涉及制造透明碳酸锌和稳定纳米氧化锌的新方法。

背景讨论

碳酸锌和氧化锌是两种广泛应用于各种橡胶制品如轮胎、鞋类、汽车零部件、传送带、乳胶等中的材料。它们还用于动物营养，抗紫外线和抗微生物应用场合。高透明的碳酸锌适用于透明橡胶制品，如鞋底、橡胶带、乳胶手套等。

橡胶带、乳胶手套、避孕套、橡胶软管等产品通常都是用氧化锌制造的。自古以来，氧化锌也被用于医药、各种乳液和面霜、以及人类和动物的营养。众所周知，它作为动物饲料的效率是可以节省资金并减少锌对环境的污染。纳米氧化锌的发现及其在许多应用中比大颗粒氧化锌(如法压氧化锌)的优越性也是众所周知的。现在人们认识到氧化锌的物理尺寸和形状可能比它的化学性质更重要。

本“背景讨论”仅提供本发明的背景信息。本“背景讨论”中的陈述并不能被认定为“背景讨论”中公开的主题构成本发明的现有技术，并且本“背景讨论”的任何部分都不能用作认定本申请的任何部分，包括本“背景讨论”，构成本发明的现有技术。

发明概述

本发明提供了用于制造CO₂含量更大的透明碳酸锌和用于制造具有更大稳定性、更大表面积和更小粒度的纳米氧化锌的改进方法。

本发明涉及通过将二氧化碳气体注入锌氨合物溶液或一种或多种锌盐溶液来制备透明碳酸锌和纳米氧化锌的方法。制备透明碳酸锌的方法可包括：从锌源、氨和二氧化碳(例如，碳酸铵)以其能有效溶解碳酸锌中的锌的摩尔比或重量比制备碳酸锌氨水溶液，在必要或需要时从溶液中(例如，使用过氧化氢、锌粉或其等效物)除去一种或多种金属杂质(例如铁、铜、铅)；可选地，过滤溶液中的任何固体或沉淀物质；在至多50psi的正压和温度约为5到50℃的条件下,将二氧化碳注入碳酸锌氨溶液(例如,将二氧化碳鼓泡通过溶液或将二氧化碳引入反应室或反应容器的气氛中)(例如,直到溶液中低于5％的锌是可溶性锌)；加热产生的浆料至约90℃或更高的温度(例如,约100℃)，直到氨基本上从溶液中去除，以获得碳酸锌；可选地，洗涤碳酸锌以去除水溶性物质；可选地，过滤沉淀的碳酸锌；再在低温下(例如，从约100℃至300℃或其中的任何范围，例如100-250℃,100-150℃等)干燥碳酸锌一段时间，除去水，但保留碳酸锌中的相当一部分(例如绝大部分)的CO₂含量，得到透明的碳酸锌。

通过加热浆料直至除去全部或基本上全部的氨而得到的碳酸锌，其CO₂含量为15％至20％(根据化学式ZnCO₃计算得出的理论CO₂含量为35.2％)。实际的二氧化碳含量可更高或更低，这取决于碳酸化的压力和/或持续时间。在干燥步骤中，可平衡干燥时间和温度，这可能因不同的干燥设备而异(例如旋转干燥机与炉子或烤箱)。例如，干燥后，碳酸锌可含有20wt％或更少(例如，<10wt％)的水，但保留理论二氧化碳含量的至少25％(例如，≥40％)，(即，干燥后的碳酸锌中含有至少9wt％，更优选的至少14wt％的二氧化碳)。当碳酸锌中的二氧化碳含量低于30％时，它实际上是碳酸锌和氧化锌的混合物。

制备纳米氧化锌的方法包括上述制备透明碳酸锌的方法，加上在更高温度下干燥透明碳酸锌一段时间，例如300℃或更高(例如300-400℃)，干燥时间长度足以除去至少部分或基本上全部CO₂(例如约1-4小时或更长时间)。由于目前透明碳酸锌中的二氧化碳含量高于常规生产的碳酸锌，其分解可能相对剧烈，颗粒可能更小。本纳米氧化锌在新制成时的表面积可达60～120m²/g(或其中的任意值或范围，如95～120m²/g)，是纳米氧化锌三种标准品级中的最高品级。12个月后，纳米氧化锌的比表面积高于40m²/g，明显优于其他方法制备的纳米氧化锌。

在一些实施方案中，可以通过在碳酸化和/或加热除氨期间添加多孔添加剂从而制造出更小的透明碳酸锌和可能更稳定的纳米氧化锌。例如，制造透明碳酸锌的方法可以包括将锌源溶解在氨和二氧化碳的水溶液中，从水溶液中去除一种或多种金属杂质，在搅拌下向水溶液中加入2-8％的二氧化硅，然后煮沸水溶液直至锌沉淀。2-8％的二氧化硅可以是按重量计算的百分比(例如，相对于溶液中锌的重量，以氧化锌计)或按摩尔计算的百分比(例如，相对锌的摩尔数)。此时，沉淀的锌可形成浆料。或者，浆料也可以由沉淀的锌来形成。该方法还包括将含有沉淀锌的浆料加热到约90℃或更高的温度，直到基本没有氨以获得碳酸锌，并在约100℃至150℃的温度下将碳酸锌干燥足够长的时间以除去水，但在碳酸锌中保留相当一部分二氧化碳，以获得透明碳酸锌。氨和二氧化碳在水溶液中的摩尔比或重量比能有效地溶解锌源中的锌。

在其他实施方案中，可以通过与上述制备透明碳酸锌的方法基本相同的方法获得碳酸锌，但在纯化后，将浆料/溶液加热(例如，加热到沸腾)到不再检测到氨且溶液中基本上的所有锌被沉淀，然后将所得白色沉淀物洗涤，过滤以分离固体物质，再在相对较低的温度下干燥(例如，100-150℃)，干燥持续时间(例如，1-2小时左右)足以除去大部分(例如，>80-90％)的水，却保留了碳酸锌中相当一部分的二氧化碳含量(例如，>理论值的40％)。在其它或进一步的实施方案中，碳酸氨合锌溶液可被替换为氯化锌铵或硫酸锌铵溶液(例如，作为锌源的氯化锌或硫酸锌盐可以溶解在氨水中[例如，氢氧化铵]，而不是氨和二氧化碳的水溶液中)。

下面各实施方案的详细描述将很容易体现本发明的各种优点。

具体实施方式

现在将详细地描述本发明的一个或多个实施方案，其示例在附图中说明。虽然本发明将结合以下实施方案来描述，但应理解，这些描述并不旨在将本发明限制于这些实施方案。相反，本发明旨在涵盖可以包括在本发明的精神和范围内的替代、修改和等效方案。此外，在下面的详细描述中，为了提供对本发明的全面理解，列出了许多具体细节。然而，对于本领域技术人员来说，可以很容易地看出，本发明可以在没有这些具体细节的情况下实施。在其他情况下，没有详细描述众所周知的方法、程序和组件，以免不必要地模糊本发明的各个方面。此外，应当理解，本文描述的可能的排列和组合并不意味着限制本发明。具体地说，并非不兼容的变化可以根据需要来混合和匹配。

本发明实施方案的技术方案将在以下实施方案中结合附图一起完整而清晰地描述。应理解，这些描述并非旨在将本发明限制于这些实施方案中。基于本发明所描述的实施方案，本领域技术人员可以在没有创造性贡献的情况下获得其他实施方案，这样获得的实施方案也在本发明的法律保护范围内。

此外，除相互排斥的特征和/或过程外，本文件中披露的所有特征、措施或过程可以以任何方式和任何可能的方式进行组合。除非另有说明，本说明书、权利要求书、摘要和附图中披露的任何特征都可以被其他等效特征或具有类似目标、目的和/或功能的特征所取代。

为方便和简单起见，“部件”、“部分”和“区域”在本文中可互换使用，但通常被赋予其所属领域公认的含义。只要使用了其中一个术语，它就包含了其他术语。此外，除非在本文使用的上下文中另有说明，术语“已知的”、“固定的”、“给定的”、“确定的”和“预定的”通常是指理论上可变的值、数量、参数、约束、条件、状态、过程、程序、方法、实践或其组合，但通常是事先设定的，并且在使用后不会改变。

术语“纳米氧化锌”是指具有100nm或更小的平均初级粒径(例如，2-100nm)的氧化锌，或粒径分布中≥50％的颗粒具有100nm或更小的粒径。或者，纳米氧化锌的BET表面积可以≥20m²/g或≥20m²/g的任何其他最小值(例如，≥30m²/g，≥100m²/g等)。

根据定义，任何粒径小于100纳米的氧化锌都可称为纳米氧化锌。然而，在某些应用中，20纳米的纳米氧化锌与80纳米的氧化锌是不同的。也有一种顾虑担心不同方法制备的纳米氧化锌的稳定性也不同。低品级(例如，低纯度)的纳米氧化锌随着储存时间的增加而变大。用下面实施例4的方法制备的纳米氧化锌在新制备时的表面积约为65m²/g。然而，四个月后，该表面积降低到约30m²/g。本方法制备的纳米氧化锌的表面积在4个月内从约80m²/g降低到约60m²/g。

下面的实施例似乎表明，至少在某种程度上，碳酸锌和氧化锌的物理尺寸和形状可能比它们各自的化学性质更重要。

实施例

实施例1:碳酸锌氨络合物溶液的制备

将法式工艺氧化锌(1400克)加入含有10.74％氨和6.18％二氧化碳的碳酸铵溶液(10.5公斤)中，搅拌至所有氧化锌溶解。加入40克锌粉同时剧烈搅拌30分钟，过滤浆料。滤液(11.1kg)是一种含9.78％锌、9.48％氨和5.45％二氧化碳的碳酸锌氨络合物溶液。这被称为溶液A。溶液A中重金属铅的含量低于1ppm，铁的含量低于2ppm。

实施例2:另一种碳酸锌氨络合物溶液的制备

根据美国专利号7,635,729，将不纯锌源(例如，锌灰或类似的粗氧化锌源)溶解在锌氨盐溶液中，并根据需要提纯以去除重金属和铁。这被称为溶液B。溶液B是本发明所述方法中溶液A的替代品和/或等效物。例如，在溶液B中，锌氨盐可以是氯化氨合锌或硫酸氨合锌。

实施例3:碱式碳酸锌的制备

将溶液A(1000克)加热至沸腾，直到不能再检测到氨，并且基本上所有的锌都沉淀下来。将白色沉淀物洗涤、过滤，在105℃下干燥6小时。得到碱式碳酸锌(157.7g)。这叫做碳酸锌C。

实施例4:纳米氧化锌的制备

将溶液A(1000克)加热至沸腾，直到不能再检测到氨，并且基本上所有的锌都沉淀下来。白色沉淀物经过洗涤、过滤，并在250℃下干燥4小时。得到纳米氧化锌(134克)。它叫做纳米氧化锌D。

实施例5:本方法

在一个30立方米的反应器中将二氧化碳(8.42吨)注入到30吨的碳酸铵锌溶液A中。溶液的pH值由10.74降至8.42，可溶性锌的含量由8.04％降至2.11％。沉淀出白色粉末(碳酸锌)，停止注入二氧化碳，将浆料加热至沸腾，直到所有的锌沉淀。将沉淀物洗涤、过滤并在旋转干燥机中在220℃下干燥，形成碳酸锌粉E。或者将碳酸锌沉淀物在250℃左右的温度下加热，形成纳米氧化锌F。

碳酸锌粉E的表面积为56.4m²/g，按重量计含锌量约为57％，在橡胶制品中具有优异的透明度和其它机械性能。

纳米氧化锌F的表面积为100平方米/克，在橡胶制品和防晒乳液中是非常透明的。

本发明所述制造碳酸锌和纳米氧化锌的方法的另一大优点是，由于本方法不使用纯碱，也不产生硫酸钠，因此，大大减少了通过总溶解固体来计量的污染(例如，不需要的副产品)。硫酸钠的回收或处理是不经济的，尤其是少量的硫酸钠。美国专利号7,635,729所公开的方法也生产碳酸锌进而产生纳米级氧化锌，但其颗粒通常较粗，并且随着时间的推移有变大的趋势。例如，由本方法制成的纳米氧化锌每克的表面积约为由上述实施例4的方法制成的表面积的1.5倍(或更多)。同样令人惊讶的是，本纳米氧化锌较大的表面积在经历给定的时间段后只减少至多20％的面积，而相比之下用实施例4的方法制成的纳米氧化锌的BET表面积(每克表面积)下降了30％以上。在纳米技术领域，纳米颗粒的粒径与其单位重量的表面积成反比，尽管这种关系不一定是线性的。此外，在纳米技术中，人们普遍认为纳米颗粒越小，它们的反应性越强，稳定性越差(并且它们预计会更快地失去其有利特性，例如每克表面积)。

实施例6:本方法的另一实施例

制备来自精炼EAF粉尘、氨和二氧化碳的细锌灰(320g)溶液(2,000g)。该溶液中含有56％的锌，11％的氨，6％的二氧化碳和余量的水。锌灰也可以从钢镀锌过程中获得，或从使用回转窑的精炼EAF粉尘中获得。含铁杂质可以用过氧化氢等氧化剂去除，铜、镍、铅等重金属可以用细锌粉胶结去除。提纯后得到含锌量约为9％的碳酸锌氨络合物溶液。该溶液的pH值约为10.55。可选地，当制备由纯氧化锌和其他纯原料制成的相对纯的溶液时，可以省略纯化步骤。将二氧化碳(约190克)在约30psi的压力下注入到碳酸锌氨络合物溶液中。在注入二氧化碳的过程中，溶液的pH值从10.55下降到9.26，并发生沉淀，直至溶液中锌的残留浓度约为1.32％。将得到的浆料/悬浮液煮沸，直到基本上所有的锌从溶液中沉淀，并且溶液中没有可检测到的锌残留。

将碳酸锌浆料排出、洗涤、然后过滤。滤饼是一种含锌约57％的碱式碳酸锌。然后干燥并煅烧成纳米氧化锌，使用刚好足够的热量将碳酸锌分解成略高于90％的氧化锌。然后将其碾碎并包装出售。在某些情况下，再次加热粉末以确保其含水量不超过0.5％，因为其比表面积很高会容易吸水。

制备纳米氧化锌的新方法可概括为以下步骤:

A)制备含有约9％锌、约11％氨和约6％二氧化碳(按重量计)的碳酸锌氨溶液。

B)通过在每千克碳酸锌氨溶液中加入10-15ml 35％的过氧化氢以去除溶液中的铁。

C)在剧烈搅拌下加入少量锌粉，然后过滤(例如搅拌10-120分钟后)，以去除铜、铅等重金属。

D)以至多40psi的压力向反应容器中注入二氧化碳气体。通过冷却将温度保持在50℃以下。白色碳酸锌开始沉淀。

E)继续注入二氧化碳，直至碳酸锌浆料溶液中溶液相中的可溶性锌降至3％或以下。

F)将溶液/浆料加热至沸点(温度在92℃左右或以上)，并充分搅拌，沉淀碱性碳酸锌颗粒。将溶液中的锌全部沉淀后，对碳酸锌颗粒进行洗涤过滤，然后将其干燥得到碱式碳酸锌，或者直接将碳酸锌颗粒干燥煅烧得到纳米氧化锌。

G)干燥后，将碱式碳酸锌在300℃或更高温度下煅烧，使碱式碳酸锌转化为相对自由流动的氧化锌。这种氧化锌可能仍然含有ZnCO₃，并且可能具有至多约7.5％的二氧化碳含量(按重量或质量计算)。

上述方法所获得的纳米氧化锌通常具有约20-80m²/g的表面积，其对应于40-120nm的粒度，或其中的任何值或范围。

采用传统的硫酸锌和纯碱工艺，采用上述步骤A)-F)制得CO₂含量为17.47％的碳酸锌。这低于用ZnCO₃的化学式计算出的CO₂的理论含量35.2％，但对于许多应用是可以接受的。

实施例7:极细且稳定的纳米氧化锌

沿用实施例1的方法至碳酸锌氨溶液的纯化彻底结束。然而，此实施例不是煮沸溶液，而是在20psi的压力下将二氧化碳注入溶液，直到出现白色沉淀物。所得浆料的pH值约为9.3±0.5。

然后，在澄清溶液中的锌含量降至2％以下后，将得到的浆料加热至沸腾。待澄清溶液中锌几乎全部沉淀(即澄清溶液中锌含量小于0.1％)后，将浆料洗涤、过滤、再次洗涤，直至洗涤水中无氨和二氧化碳。

干燥滤饼并在300-350℃的温度下煅烧滤饼足够长的时间，以将白色沉淀物分解成非常细且可分散的纳米氧化锌。所得纳米氧化锌的表面积约为80～90m²/g。

对于轮胎的钢筋加固，橡胶与钢丝的附着力是非常重要的。用根据本发明的纳米ZnO(如纳米ZnO P12或NC359)代替常规的法式工艺ZnO，可使橡胶对钢的附着力提高至多40％。

实施例8:具有多孔颗粒的纳米氧化锌和透明碳酸锌

为了增加表面积和/或减小颗粒尺寸，在溶液沸腾或碳酸化之前或期间向锌氨络合物溶液中加入少量极度多孔的颗粒。例如，加入孔径约为3-4nm的介孔二氧化硅(商品名VN3，购自赢创公司)。在这种情况下，由锌氨络合物溶液形成的纳米氧化锌和透明碳酸锌极小。可以可靠地获得约100m²/g的表面积。使用真空干燥机，可以在相对较低的温度(例如100-150℃)下获得透明的碳酸锌。由此产生的纳米氧化锌的稳定性(由单位质量的表面积随时间的减少决定)出奇地好。例如，含有7％介孔二氧化硅(VN3)的纳米氧化锌的比表面积经5个月时间从100m²/g下降到65m²/g，而制备过程中不使用二氧化硅的纳米氧化锌在5个月内从70m²/g下降到35m²/g。其他纳米颗粒，如膨润土，也可以用这种方法得到类似的结果。由此得出纳米颗粒的孔径(例如，1-10nm或其中的任何范围)有助于形成稳定的、高比表面积的纳米氧化锌。

实施例9:按照美国专利号7,635,729所示方法制作的橡胶带(用于显示碳酸锌的透明度)

*:根据实施例3制备，但其中碳酸锌在相对较高的温度下转化为氧化锌。

**:根据实施例6制备。

将上述配方混合并在160℃,Tc 90下加压硫化(90％硫化时间，或直到达到90％交联)。

所有测试的温度为25℃。

实施例10:各种纳米氧化锌的稳定性比较

在全球化学有限公司(泰国山姆普拉卡省邦普市)生产的各种氧化锌中，有些(例如HC级)是在相对较高的煅烧温度下制备的，而有些(例如AZ12N)是在更常规的温度(300-350℃)下制备的。有些氧化锌具有非常稳定的BET表面积，但有些则具有不太稳定的表面积(即，随着时间的推移，它以相对较大的速率减少)。

一般来说，本方法制备的氧化锌具有出乎意料的高比表面积和出人意料的稳定的比表面积。例如，根据实施例4(已知最接近的先前工艺)制成的纳米氧化锌，在刚制成时，通常具有20-80m²/g的比表面积。然而，在6-12个月后，比表面积趋于下降到约20-30m²/g的范围。另一方面，根据实施例6制备的纳米氧化锌在刚制备时，其比表面积通常在60-90m²/g之间。该纳米氧化锌的比表面积在6个月后下降到约50m²/g，但在12个月后保持在40m²/g以上。根据实施例8制备的纳米氧化锌在刚制备时，其比表面积通常可达120m²/g。6-12个月后，该纳米氧化锌的比表面积降至约60m²/g。

证明上述比表面积稳定性的实验结果如下表所示。

纳米颗粒很容易凝聚成更大尺寸的颗粒，因此，ZnO的比表面积随时间的减少预计与粒径成反比(即，相对较小粒径的ZnO比表面积随时间减少的速率预计大于具有相对较大粒径的ZnO的比表面积随时间减少的速率)。然而,从上面的实验结果表明,相比根据实施例4所制备的氧化锌，根据实施例6和实施例8所制备的氧化锌不仅具有更大的比表面积(例如,较小的粒径),但其比表面积下降速度也低于根据实施例4所制备的氧化锌(除了某些特殊和/或罕见的低端的情况下,如氧化锌的比表面积达到或接近20m²/g)。因此，与根据实施例4制备的ZnO相比，根据实施例6和8制备的ZnO，其比表面积也相对稳定。这个结果是出乎意料的。

实施例11:各种纳米氧化锌粒径的比较

对纳米ZnO AZ12N(以与上述实施例4一致的方式制备，代表传统纳米ZnO)、纳米ZnO P12(以与上述实施例6一致的方式制备，代表本发明)和纳米ZnO AZ359(以与上述实施例8一致的方式制备，代表本发明)的样品进行了TEM照片拍摄。通过TEM照片测定了纳米氧化锌的粒径。图1A为制备后约1个月拍摄的纳米ZnO AZ12N颗粒照片，图1B为制备后约8个月拍摄的纳米ZnO AZ12N颗粒照片，图1C为制备后约13个月拍摄的纳米ZnO AZ12N颗粒照片。图1A-C是不同批次的样品。图2是制备后约2个月的纳米ZnO P12颗粒照片。图3A为制备后约1个月的纳米ZnO AZ359颗粒照片，图3B为制备后约5个月的纳米ZnO AZ359颗粒照片，图3C为制备后约6个月的纳米ZnO AZ359颗粒照片。图3A-C是不同批次的样品。下表显示了TEM照片中不同粒径的测定结果。

实施例12:含二氧化硅的本发明碳酸锌的粒径

对含二氧化硅的碳酸锌TR337样品(用与上述实施例8一致的方式制备并代表本发明)进行了TEM照片拍摄。通过TEM照片测定了碳酸锌TR337的粒径。图4A为制备后约1个月拍摄的碳酸锌TR337颗粒照片，图4B为制备后约6个月拍摄的碳酸锌TR337颗粒照片。图4A-B为来自不同批次的样品。

图4A中含有二氧化硅的碳酸锌的最小粒径为6.76nm，最大粒径为11.23nm，平均粒径为9.30nm。图4B中含二氧化硅的碳酸锌的最小粒径为3.26nm，最大粒径为11.04nm，平均粒径为6.76nm。

本发明的具体实施方案的前述描述是为了说明和描述的目的而提出的。它们并不打算是穷尽性的或将发明限制为所公开的精确形式，并且显然根据上述教导可以进行许多修改和变化。所述实施方案的选择和描述是为了最好地解释本发明及其实际应用的原理，从而使本领域技术人员能够最好地利用本发明及其不同的实施方案辅以不同的修改以适应特定用途。

Claims (20)

1.一种制备透明碳酸锌的方法，包括:

a)由锌源、氨和二氧化碳制备碳酸锌氨水溶液，其中氨和二氧化碳以有效溶解所述锌源中的锌的摩尔比或重量比存在；

b)从所述溶液中去除一种或多种金属杂质；

c)以至多50psi的正压和约5至50℃的温度向所述碳酸锌氨溶液中注入CO₂；

d)将得到的浆料加热到约90℃或更高的温度，直到所述氨基本上从所述溶液中消失，以获得碳酸锌；和

e)将所述碳酸锌在约100℃至300℃的温度下干燥一段时间，除去水分，但保留所述碳酸锌中相当一部分二氧化碳含量，以获得所述透明碳酸锌。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述锌源包括锌氨合物溶液或一种或多种锌盐溶液，形成所述碳酸锌氨水溶液包括向所述锌氨合物溶液或者一种或多种锌盐溶液中注入二氧化碳气体。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述一种或多种金属杂质包含铁、铜或铅，并且从所述溶液中去除所述一或多种金属杂质包括向所述溶液中添加过氧化氢、锌粉或其等效物以形成包含所述一或多种金属杂质的固体或沉淀。

4.根据权利要求1所述的方法，其中将CO₂注入所述碳酸锌氨溶液包括使CO₂鼓泡穿过所述溶液或将CO₂导入所述反应室或反应容器的气氛中。

5.根据权利要求1所述的方法，其中将所述CO₂注入所述碳酸锌氨溶液中直到所述溶液中以可溶性锌的形式残留的锌少于5％。

6.根据权利要求1所述的方法，其中将所述碳酸锌在100-150℃下干燥。

7.一种制备纳米氧化锌的方法，包括：

a)权利要求1所述的方法；和

b)在300℃或更高的温度下进一步干燥所述透明碳酸锌，持续时间长度足以去除至少部分二氧化碳并形成纳米氧化锌。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述纳米氧化锌在刚制备时具有60至120m²/g的比表面积，并且在12个月后具有高于40m²/g的比表面积。

9.根据权利要求7所述的方法，其中将所述浆料加热至沸腾，直到不再检测到氨，并且所述溶液中基本上所有的锌沉淀以形成包含碳酸锌的白色沉淀物。

10.根据权利要求9所述的方法，其进一步包括洗涤和过滤所述白色沉淀物，然后将所述白色沉淀物在100-150℃的温度下干燥足够长的时间以除去大部分水，但保留所述碳酸锌中的相当一部分CO₂含量。

11.根据权利要求10所述的方法，其中去除80-90％的水，时间长度约为1-2小时，并且保留所述碳酸锌中CO₂含量理论值的大于40％。

12.一种制备碳酸锌的方法，包括:

a)由锌源、氨和二氧化碳制备碳酸锌氨水溶液，其中所述氨和所述二氧化碳以有效溶解所述锌源中的锌的摩尔比或重量比存在；

b)从所述水溶液中去除一种或多种金属杂质；

c)在搅拌下向所述碳酸锌氨水溶液中加入2～8％的二氧化硅，然后将所述水溶液煮沸至锌沉淀；

d)将含有沉淀锌的浆料加热至约90℃或更高的温度，直到基本不存在氨，以获得所述碳酸锌；和

e)在约100℃至150℃的温度下干燥所述碳酸锌，持续时间长度足以除去水分，但在所述碳酸锌中保留相当一部分二氧化碳。

13.根据权利要求12所述的方法，其中将所述浆料加热，直到除去全部或基本上全部氨，并且所述碳酸锌中CO₂含量为15％至20％。

14.根据权利要求12的方法，其中干燥后，所述碳酸锌中含有20wt％或更少的水，但保留了所述碳酸锌理论二氧化碳含量的至少25％。

15.根据权利要求12所述的方法，其中加热所产生的浆料使碳酸锌沉淀，并且该方法还包括过滤沉淀的碳酸锌和洗涤碳酸锌以除去水溶性物质。

16.根据权利要求12所述的方法，其中将所述碳酸锌进一步干燥约1-4小时。

17.根据权利要求12所述的方法，其中所述二氧化硅具有1-10nm的孔径。

18.一种制备纳米氧化锌的方法，包括:

a)权利要求12所述的方法；和

b)在300℃或更高的温度下进一步干燥所述碳酸锌，持续时间长度足以去除至少部分二氧化碳并形成所述纳米氧化锌。

19.一种纳米氧化锌，其刚制成时的比表面积为60-120平方米/克，12个月后的比表面积超过40平方米/克。

20.根据权利要求19所述的纳米氧化锌，其进一步含有2至8％的二氧化硅。