纳米氧化锌的制备与应用
纳米氧化锌的制备、表面改性及应用
纳米氧化锌的制备、表面改性及应用【摘要】纳米氧化锌是一种具有广泛应用前景的材料，其在光电器件、生物医药和环境保护领域均有重要应用。
本文将首先介绍纳米氧化锌的制备方法和表面改性技术，然后探讨其在光电器件中的应用和在生物医药领域中的潜力，最后讨论其在环境保护中的作用。
通过对这些方面的探讨，可以更好地了解纳米氧化锌在不同领域的应用和价值，同时也展望了其未来在科学研究和工程应用中的发展方向和趋势。
纳米氧化锌的研究不仅可以促进材料科学的发展，还有望为解决当下社会面临的环境和健康问题提供新的解决方案。
【关键词】纳米氧化锌、制备、表面改性、应用、光电器件、生物医药、环境保护、应用前景、研究展望1. 引言1.1 纳米氧化锌的研究背景纳米氧化锌是一种重要的纳米材料，在过去几十年里受到了广泛的研究。
纳米氧化锌具有较大的比表面积、优异的光学、电学性能和良好的化学稳定性，因此被广泛应用于各个领域。
纳米氧化锌的研究背景主要包括以下几个方面：纳米氧化锌的独特性能和结构使其成为一种优异的光电材料，能够广泛应用于光电器件、传感器等领域；纳米氧化锌具有良好的生物相容性和生物活性，在生物医药领域具有很高的应用价值；纳米氧化锌还具有良好的光催化性能和抗菌性能，在环境保护领域也具有广阔的应用前景。
对纳米氧化锌的研究具有重要的意义，能够推动材料科学和应用领域的发展。
1.2 纳米氧化锌的研究意义纳米氧化锌具有优异的光电性能，具有较高的光吸收率和导电性，使其在光电器件领域有着广泛的应用前景。
利用纳米氧化锌可以制备高效的太阳能电池、光电探测器等器件，提高器件的性能和稳定性。
纳米氧化锌具有良好的生物相容性和生物活性，被广泛应用于生物医药领域。
纳米氧化锌可以作为药物载体，具有控释和靶向释放的功能，可以用于治疗肿瘤、炎症等疾病，也可以用于生物成像和诊断。
纳米氧化锌还具有良好的催化活性和光催化性能，被广泛应用于环境保护领域。
纳米氧化锌可以用于水处理、空气净化等领域，去除有害物质和污染物，净化环境，保护生态。
纳米氧化锌的制备及其应用
纳米氧化锌的制备及其应用学院：电子信息学院专业：电子科学与技术班级： 101 班学号： 1007010043学生姓名：杨晓玲2014年1月3日纳米氧化锌的制备及其应用电子信息学院杨晓玲 1007010043摘要纳米氧化锌作为一种功能材料，有着许多有益的性能和广泛的应用。
通过对纳米氧化锌的主要制备技术过程和工艺特点，介绍了纳米氧化锌在各个领域的应用。
关键词：纳米氧化锌，制备，应用Abstract Nanometer zinc oxide as a kind of functional material, has many good properties and wide application. Through the process of main preparation technology of nanometer zinc oxide and the technological characteristics, the author introduces the application of nanometer zinc oxide in various fields.Key words: nano zinc oxide, preparation, application一、前言近年来纳米材料因其独特的物理化学作用而被广为重视并逐步应用于各个领域，纳米氧化锌粒子作为联系宏观物体及微观粒子的桥梁其潜在的重要性毋庸置疑一些发达国家都投入大量资金开展预研究工作国内的许多科研院所、高等院校也组织科研力量开展纳米材料的研究工作。
纳米氧化锌是一种面向21 世纪的新型高功能精细无机产品其粒径介于1～100nm,由于具有纳米材料的结构特点和性质使得纳米氧化锌产生了表面效应及体积效应等从而使其在磁、光、电、敏感性等方面具有一般氧化锌产品无法比拟的特殊性能和新用途。
二、纳米氧化锌的结构分析采用沉淀法制备了纳米氧化锌粉体,利用 Rietveld方法[1]对所得样品的结构进行了精修，结果显示所得纳米氧化锌为六方结构，空间群为P63mc，其晶胞参数口=3．2533A，c=5.2129A，与氧化锌体相材料相比其晶胞参数明显增大。
纳米氧化锌的制备及其在涂料中的应用
纳米氧化锌的制备及其在涂料中的应用摘要：以草酸锌（ZnC2O4）和碳酸氢铵（NH4HCO3）为原料，采用化学法中的直接沉淀法，在锌离子浓度为0.50mol?L-1、反应温度为45℃且反应时间为1h条件下制备出前驱体，再将其置于300℃的马弗炉中煅烧2h制备出纳米氧化锌粒子。
并用透射电子显微镜（TEM）、X—射线衍射仪（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对它的结构和形貌进行表征，其粒径大部分处在20~80nm，并且通过对比JCPDS标准卡可得知前驱体为碱式碳酸锌[ZnO5（OH）6（CO3）2]。
从紫外屏蔽性、抗菌性、阻燃性、防腐性四个方面探讨了纳米氧化锌对涂料的影响。
关键词：纳米氧化锌；直接沉淀法；涂料1 绪论1.1 纳米氧化锌概述纳米氧化锌（ZnO）作为纳米材料，其粒子直径处于1-100 nm之间，它是自身具有独特性质的新型多功能产品，它在光学性、电学性、磁性、热学性、催化性等方面表现出很多独特的性质。
人们利用这些特性制造出了许多与人类生活息息相关的东西，如光学传感器、荧光物体、紫外屏蔽材料、变阻器、压敏电阻、压电材料、图像存储材料、电源开关、高效催化剂和塑料薄膜等。
纳米氧化锌是一种具有多功能的新型材料，由于晶粒是纳米级，它的表面电子结构和内部结构发生变化，产生了只有纳米粒子才具有的特性，也就是小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应和宏观隧道效应。
除此之外它还具有比宏观物体更高的透明度和更高的分散性等特点。
目前为止我们发现它在光学、电学、磁学、催化、热力学等方面展现出许多优异的性能，从而使得它在陶瓷、橡胶、电子、纺织、生物、涂料等许多行业成为无可替代的材料，它拥有大尺寸氧化锌所无法拥有的功能。
纳米氧化锌具体可用于制作抗紫外光材料、抗菌添加剂、防火材料、光催化材料等等。
因为纳米氧化锌自从被发现以来广受各界好评，所以受到世界上很多科研人员的追捧，导致了世界性的研究热潮。
1.2 纳米氧化锌的制备方法制备纳米氧化锌的方法主要分为三大类：物理法、化学法和综合法。
氧化锌
化学化工学院材料化学专业实验报告实验名称：纳米ZnO的制备年级：2010级日期：2012—9—12姓名：学号：同组人：一、预习部分1、纳米Zn O的性质和应用：纳米ZnO是一种新型的精细功能无机材料，由于其具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应，因而纳米ZnO产生了其体相材料所部具备的这些效应，展现了许多特殊性质。
在催化、滤光、光吸收、医药、磁介质、电等方面有着广阔的应用前景。
主要用于制造气体传感器、荧光体、紫外线遮蔽材料、变阻器、图像记录材料、压电材料、压敏电阻、高效催化剂、磁性材料和塑料薄膜等。
2、纳米Zn O的制备方法：制备纳米氧化锌的方法很多，一般可以分为物理法和化学法。
物理法是利用特殊的粉碎技术，将普通的粉体粉碎；化学法是在控制条件下，从原子或分子的成核，生成或凝聚成具有一定尺寸和形状的粒子。
常见的合成方法有固相法、液相法和气相法，其中，液相法和气相法又有多种制备方式。
固相法：室温固相合成纳米氧化物是近年来发展起来的一种新方法。
首先制备固相前驱物，进而前驱物经高温热分解或微波辐射热分解制备纳米氧化锌。
（1）碳酸锌法：利用硫酸锌制得前驱物碳酸锌，在200℃烘1h，得纳米氧化锌初产品；经去离子水、无水乙醇洗涤，过滤、干燥可得纳米氧化锌产品。
（2）氢氧化锌法：利用硝酸锌制得前驱物氢氧化锌，在600℃保持2h，高温热分解得纳米氧化锌。
气相法：（1）化学气相氧化法:化学气相氧化法是Mitarai等以锌粉为原料，氧气为氧源，在550℃的高温下，以氧气为载体进行氧化反应。
该法制备的氧化锌粒度细（10～20nm），原料易得，分散性好。
但产品纯度低，其中含有未反应的原料。
（2）激光诱导化学气相沉淀法：利用反应气体分子对特定波长激光的吸收，引起气体分子激光光解，热解，光敏化和激光诱导化学合成反应，在一定条件下合成纳米粒子。
它以惰性气体为载体，以锌盐为原料，用cwco2激光器为热源加热反应原料，使之与氧气反应得到纳米氧化锌。
纳米氧化锌的制备及其光学性能分析
纳米氧化锌的制备及其光学性能分析纳米氧化锌是一种重要的半导体材料，在光电器件领域有广泛应用。
本文将介绍纳米氧化锌的制备方法和其光学性能分析。
一、纳米氧化锌的制备方法制备纳米氧化锌的方法有很多，常见的包括热分解法、水热法、溶胶-凝胶法、氢氧化物沉淀法、电沉积法等。
其中，热分解法和水热法是最常用的制备方法之一。
以热分解法为例，其制备过程如下：将预先制备好的锌酸盐溶液在惰性气体保护下加热至特定温度，同时加入还原剂，如聚乙二醇、葡萄糖等，使溶液中的锌酸盐得以还原成锌离子。
然后，将溶液静置，等到溶液中出现白色沉淀，即为纳米氧化锌。
水热法的制备过程较为简单，将锌盐和碱溶液反应得到氢氧化锌胶体，通过控制溶液中的pH值和温度，使氢氧化锌胶体自组装成纳米颗粒。
二、纳米氧化锌的光学性能分析纳米氧化锌具有较好的光学特性，其可见光透过率高达90%以上，而紫外光吸收强烈，且可通过调整纳米颗粒的尺寸和形态来调控其光学性能。
纳米颗粒的尺寸大小对光学性能具有重要影响，小尺寸的纳米颗粒对紫外光的吸收较强，而大尺寸的纳米颗粒在可见光范围内的透明度会有一定的影响。
因此，制备纳米氧化锌时需要控制纳米颗粒的尺寸和分布。
除了尺寸大小，形态也是影响纳米氧化锌光学性能的因素之一。
不同的形态会导致吸收谱和透明度不同。
例如，纳米棒状氧化锌较纳米球形氧化锌在紫外光区域有更强的吸收。
此外，掺杂纳米氧化锌也是提高其光学性能的一种途径。
掺杂金属离子或其他材料能够调整纳米氧化锌的带隙，提高其光催化性能和荧光性能等。
总之，纳米氧化锌是一种重要的半导体材料，其制备方法和光学性能分析对其在光电器件领域的应用具有重要意义。
在未来的研究中，还需要进一步深入探究其性质和应用，为光电器件的发展做出更大的贡献。
纳米氧化锌的制备及应用
当代化工研究Modem Chemical Research168科研开发2019•10纳米氧化锌的制备及应用*肖迪(奎屯市第一高级中学新疆833200)摘要：纳米氧化锌的制备根据反应物相态不同大致可分为固相法、液相法和气相法.本文以此为基础，综述了制备方法并指出了方法对应餉优缺点，最后对纳米氧化锌在抗菌、光催化、橡胶和陶瓷领域的应用作了简要介绍，并对未来的发展做了展望.关键词：纳米氧化锌；制备；应用中图分类号：TQ文献标识码：APreparation and Application of Nano-zinc OxideXiao Di(Kuitun No.l Senior High School,Xinjiang,833200)Abstract z The preparation of n ano-zinc oxide can be roughly divided into solid p hase method,liquid p hase method and gas phase method according to the p hase state of t he reactants.Based on this,the p reparation methods yvere summarized and their advantages and disadvantages were pointed out in this paper.Finally,the applications of n ano-zinc oxide in the f ields of a ntimicrobial,photocatalytic,rubber and ceramics were briefly introduced,and the f uture development was prospected.Key words：nano-zinc oxidei preparation^application纳米氧化锌粉体是一种粒径介于l-100nm的超微颗粒材料，由于纳米材料所呈现出的表面效应、量子隧道效应和小尺寸效应，使其具备了不同于传统材料独特的性质。
纳米氧化锌的制备及其在牙科中的应用
渐增加 ， １ ｏ 在 ２ｍｍ ＶＬ时， 表现出完全抑制微 生物生长 。
２ 纳米氧化锌的制备方法及其特点
纳米 氧化锌 的制备 方法 可分 为机械法 和化学法 。 ２１ 机械法 ． 机械法是采用电 、 光等技术 ， 材料在惰性气 使
或真空蒸发 ， 使原子或分子形成纳米粒子 ， 如机械粉碎 、 重离
难， 粒子粒径分布 宽、 分散性差。
均匀沉淀法 ： 利用化学 反应 ， 使溶液 中 的构 晶离 子从溶 液 中均匀 、 缓慢地 释放 出来 ， 并加入沉淀剂如尿素等 ， 通过化
学反应缓慢地生成纳米粒子 。其优点是颗粒 均匀 而致密 ， 避
基金项 目： 成都军区“ 十一五” 医学科研计划课题 （ Ｂ ９ ２ ） Ｍ ０ ０ ５ 作者单位 ：５０ ２昆明 ， 军区昆明总医 院、 ６０３ 成都 昆明医学院 临床 学院 口腔科
・
１０・ ０
西南 国防医药 ２ １ ０ ２年 １月第 ２ ２卷第 １ 期
综 述 ・ 座 讲
纳 米 氧化锌 的制 备及 其在 牙 科 中的应用 化锌 ； 制备 ； 牙科 ； 应用
中图分 类号 Ｒ ７ １０ ８ ．５ 文献标 识码 Ａ
ｄ ｉ１ ．９ ９ ｉ ｎ １０ ０ ８ ．０ ２０ ．５ ｏ ：０ ３６ ４． ｓ．０４． １８ ２ １ ． １００ ｓ 文章 编 号 １０ ０ ８ （０ ２ ０ ０ ０ ０ ０ ４． １８ ２ １ ） １． １０． ３
纳米粒 子因其独 特 的物 理、 学和生 物特性 ， 化 已被 广泛 关 注和应用 】 。纳米氧化锌是一种新型多功能无机 材料 ，
子轰击 、 熔融骤冷 、 气相沉积 等 ， 这些方法制得的颗粒 度易控
制 ， 因设备 昂贵而 限制 了它 的广泛应 用 。与化 学法相 比， 但
纳米氧化锌的制备与应用研究
Ｋｅ ｒ ｓ ｎ ｎ ｍｅ ｅ ｉ ｃ ｏ ｉ ｅ ｓ ｌ ｈ ｓ ｔ ｏ ｌ ｕｄ ｐ ａ ｅ ｍｅｈ ｄ ｙ ｗｏ ｄ ： ａ ｏ ｔ ｒｚｎ ｘｄ ； ｏｉ ｐ ａ ｅ ｍｅｈ ｄ；ｉ ｉ ｈ ｓ ｔ ｏ ｄ ｑ
１ 纳 米 氧化 锌 制 备 工 艺 概 述
１ １ 固相法 ．
ｏ ｉ ｅ ｗ ｒ ｕ ｘｄ ｅ ｅ ｓ ｍｍａ ｚ ｄ Ａ ｃ ｒ ｉｇ ｔ ｈ ａｕ ａ ｔｔ ｆ ｒｗ ｔｒａｓ ｔ ｅ ｍｅｈ ｄ ａ ｅ ｃ ａ ｓｆ ｄ ｓ ｌ ｈ ｓ ｌ ｕ ｄ ｉ ｒ ｅ ． ｃ ｏ ｄ ｎ ｏ ｔ ｅ ｎ ｔ ｒ ｌ ｓ ｅ ｏ ａ ｍａｅ ｉ ｌ ，ｈ ｔ ｏ ｓ ｃ ｎ ｂ ｌ ｓｉ ｅ ｏ ｉ ｐ ａ ｅ，ｉ ｉ ａ ｉ ｄ ｑ
不 均匀 、 反应 速度不 可控 制等 缺点 ； 可克服 溶胶 一 又 凝胶 法使 用 的金属 醇盐 成本 高 的缺 点 。
配位 沉 淀 法 是 用 氨 水 及 碳 酸 盐 为 配 位 剂 浸
溶胶 一凝胶 法 是 将 锌盐 分 散 在 溶 剂 中 ， 然后 经 过水 解反 应生 成活性 单 体 ， 单 体进行 聚合 ， 始 活性 开
ｍｅ ｅ ｉ ｃ ｏ ｉ ｅ ｉ ｉ ｅ ｅ ｔｆ ｌ ｓ ｗｅ ｅ ｉｔｏ ｕ ｅ ｎ ｄ ｔｉ ， ｕ ｈ ａ ｎ ｉ ａ ｔ ｒ ｌｄ ｏ ｏ ａ ｔ ｄ ｓｎ ｅ ｔ ｎ ｎ ｎ ｉ—ＵＶ ｔｒｚｎ ｘｄ ｎ ｄ ｆ ｒ ｎ ｅ ｄ ｒ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ ｉ ｅａｌ ｓ ｃ ｓ ａ ｔ ｃ ｅ ｉ ｅ ｄ ｒ ｎ ， ｉ ｆｃ ａ ｔ ａ ｄ ａ ｔ ｆ ｉ ｂ ａ ｉ ｐ ｏ ｕ ｔ ； ａ ａｙ ｔ ｎ ｈ ｔ ｃ ｔ ｌｓｓ ａ ｄ ｇ ｓ ｓ ｎ ｏ ｓａ ｄ ｐ ｅ ｏ ｌ ｃｒｃ ｍａｅ ａｓ ｅｃ ．Ｍｅ ｎ ｉ ， ｏ ｘ ｓｉｇ ｐ ｏ ｌｍｓ ｒ ｄ ｃｓ ｃ ｔ ｌｓｓ ａ ｄ ｐ ｏ ｏ ａａｙ ｔ ； ｎ ａ ｅ ｓ ｒ ｎ ｉｚ ｅ ｅ ｔ ｔｒ ｌ ｔ． ｉ ｉ ａ ｗｈ ｌ ｓ ｍｅ ｅ ｉｔ ｒ ｂｅ ｅ ｎ
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纳米氧化锌的制备与应用潘明月(重庆工学院生物工程学院,重庆,400050)摘 要综述了纳米氧化锌的主要制备方法和特点,对纳米氧化锌的应用作了系统介绍;针对目前存在的问题,提出了今后进一步发展的方向。
关键词:纳米氧化锌制备应用1前言纳米材料被誉为是 21世纪最有前途的材料[1],目前,已成为当今许多科学工作者研究的热点[2]。
在纳米材料的研究中,纳米氧化锌又是近年来开发出的一种新型多功能、多用途、高性能精细化工产品,在很多场合下扮演着一种不可替代型生产资料的角色,市场需求量也随之增长。
这主要是因为纳米氧化锌(1!100nm)的粒子尺寸小,比表面积大,具有表面效应、体积效应、量子尺寸效应和一系列优异的电、磁、光、力学和化学等宏观特性,使其在陶瓷、紫外屏蔽、纺织、橡胶、催化剂和光催化剂、传感器和吸波材料等众多方面有着广泛的应用,其前景十分广阔。
本文就主要从纳米氧化锌的制备方法和应用方面进行综述。
2 制备方法制备纳米氧化锌超微粉的方法主要是物理法和化学法。
其中,化学法是常用的方法。
2 1 物理法物理法包括机械粉碎法和深度塑性变形法。
机械粉碎法是采用特殊的机械粉碎、电火花爆炸等技术,将普通级别的氧化锌粉碎至超细。
其中张伟[]等人利用立式振动磨制备纳米粉体,得到了 Al2 O3、ZnO、Mg SiO3等超微粉,最细粒度达到0.1 m。
此法虽然工艺简单,但却具有能耗大,产品纯度低,粒度分布不均匀,研磨介质的尺寸和进料的细度影响粉碎效能等缺点。
最大的不足是该法得不到1! 100nm的粉体,因此工业上并不常用此法;而深度塑性变形法是使原材料在净静压作用下发生严重塑性形变,使材料的尺寸细化到纳米量级。
这种独特的方法最初是由Islam galiev[4]等人于1994年初发展起来的。
该法制得的氧化锌粉体纯度高、粒度可控,但对生产设备的要求却很高。
总的说来,物理法制备纳米氧化锌存在着耗能大,产品粒度不均匀,甚至达不到纳米级,产品纯度不高等缺点,工业上不常采用,发展前景也不大。
2 2化学法化学法具有成本低,设备简单,易放大进行工业化生产等特点。
主要分为溶胶 凝胶法、醇盐水解法、直接沉淀法、均匀沉淀法等。
2 2 1溶胶 凝胶法溶胶 凝胶法制备纳米粉体的工作开始于20世纪60年代。
近年来,用此法制备纳米微粒、纳米薄膜、纳米复合材料等的报道很多。
它是以金属醇盐Zn(OR)2为原料,在有机介质中对其进行水解、缩聚反应,使溶液经溶胶化得到凝胶,凝胶再经干燥、煅烧成粉体的方法[5]。
此法生产的产品粒度小、纯度高、反应温度低(可以比传统方法低400!500∀),过程易控制;颗粒分布均匀、团聚少、介电性能较好。
但成本昂贵,排放物对环境有污染,有待改善。
水解反应:Zn(OR)2+2H2O#Zn(OH)2+ 2ROH缩聚反应:Zn(OH)2#ZnO+H2O2 2 2 醇盐水解法醇盐水解法是利用金属醇盐在水中快速水解,形成氢氧化物沉淀,沉淀再经水洗、干燥、煅烧而得到纳米粉体的方法[6]。
该法突出的优点是反应条件20四川化工 第8卷 2005年第4期温和,操作简单。
缺点是反应中易形成不均匀成核,且原料成本高。
例如以Zn(OC2H5)2为原料,发生以下反应:Zn(OC2H5)2+2H2O#Zn(OH)2+2C2H5OHZn(OH)2#ZnO+H2O2 2 3直接沉淀法直接沉淀法是制备纳米氧化锌广泛采用的一种方法。
其原理是在包含一种或多种离子的可溶性盐溶液中加人沉淀剂,在一定条件下生成沉淀并使其沉淀从溶液中析出,再将阴离子除去,沉淀经热分解最终制得纳米氧化锌。
其中选用不同的沉淀剂,可得到不同的沉淀产物。
就资料报道看,常见的沉淀剂为氨水[7]、碳酸氢铵[8]、尿素[9]等。
以NH3∃H2O作沉淀剂:Zn2++2NH3∃H2O#Zn(OH)2+2NH4+Zn(OH)2#ZnO+H2O以碳酸氢铵作沉淀剂:2Zn2++2NH4H CO3#Zn2(OH)2CO3+ 2NH4+Zn2(OH)2CO3#2ZnO+CO2+H2O以尿素作沉淀剂:CO(NH2)2+2H2O#CO2+2NH3∃H2O3Zn2++CO32-+4OH-+H2O#ZnCO3∃2Zn(OH)2H2OZnCO3∃2Zn(OH)2H2O#ZnO+CO2+H2O直接沉淀法操作简单易行,对设备技术要求不高,产物纯度高,不易引人其它杂质,成本较低。
但是,此方法的缺点是洗涤沉淀中的阴离子较困难,且生成的产品粒子粒径分布较宽。
因此工业上不常用。
2 2 4均匀沉淀法均匀沉淀法是利用某一化学反应使溶液中的构晶微粒从溶液中缓慢地、均匀地释放出来。
所加入的沉淀剂并不直接与被沉淀组分发生反应,而是通过化学反应使其在整个溶液中均匀缓慢地析出。
常用的均匀沉淀剂有尿素(CO(NH2)2)和六亚甲基四胺(C6H12N3)。
所得粉末粒径一般为8!60nm。
其中卫志贤[10]等人以尿素和硝酸锌为原料制备氧化锌。
他们得出的结论是:温度是影响产品粒径的最敏感因素。
温度低,尿素水解慢,溶液中氢氧化锌的过饱和比低,粒径大;温度过高,尿素产生缩合反应生成缩二脲等,氢氧化锌过饱和比低,溶液粘稠,不易干燥,最终产品颗粒较大。
另外,反应物的浓度及尿素与硝酸锌的配比也影响溶液中氢氧化锌的过饱和比。
浓度越高,在相同的温度下,氢氧化锌的过饱和比越大。
但是过高的浓度和尿素与硝酸锌的比值,使产品的洗涤、干燥变得困难,反应时间过长,也将造成后期溶液过饱和比降低,粒径变大。
因此他们得到的最佳工艺条件为:反应温度<130∀、反应时间150min、尿素与硝酸锌的配比2.5! 4.0%1(摩尔比)。
由此可看出,均匀沉淀法得到的微粒粒径分布较窄,分散性好,工业化前景佳,是制备纳米氧化锌的理想方法。
2 2 5水热法水热法最初是用来研究地球矿物成因的一种手段,它是通过高压釜中适合水热条件下的化学反应实现从原子、分子级的微粒构筑和晶体生长。
该法是将双水醋酸锌溶解在二乙烯乙二醇中,加热并不断搅拌以此得到氧化锌,再经过在室温下冷却,用离心机将水分离最终得到氧化锌粉末[]。
此法制备的粉体晶粒发育完整,粒径小且分布均匀,团聚程度小,在烧结过程中活性高。
但缺点是设备要求耐高压,能量消耗也很大,因此不利于工业化生产。
2 2 6微乳液法微乳液通常是由表面活性剂、助表面活性剂(通常为醇类)、油(通常为碳氢化合物)和水(或电解质水溶液)组成的透明的、各向同性的热力学稳定体系。
微乳液中,微小的 水池(w ater pool)被表面活性剂和助表面活性剂所组成的单分子层界面所包围而形成微乳颗粒,其大小可控制在几个至几十纳米之间。
微小的 水池尺度小且彼此分离,因而不构成水相,这种特殊的微环境已被证明是多种化学反应的理想介质[12]。
徐甲强[13]等人在硝酸锌溶液中加入环己烷、正丁醇、ABS搅拌,再加入双氧水,并用氨水作为沉淀剂,最终合成了颗粒小(19nm)、气体灵敏度高和工作温度低的氧化锌。
微乳液法制备的纳米氧化锌,粒径分布均匀,但是团聚现象严重[14]。
这是由于微乳液法制得的纳米材料粒径太小,比表面大,表面效应较严重所致。
3应用纳米氧化锌与普通氧化锌相比,除了具有普通氧化锌的性质外,还有很多优异性能[15]。
目前主要21第4期 纳米氧化锌的制备与应用的应用领域有橡胶制品、高档油漆、油墨和涂料、防晒化妆品和防紫外线织物、污水处理等。
3 1 橡胶制品纳米氧化锌作为优良的橡胶硫化促进剂[16],可应用于橡胶行业,使橡胶用量减少3至7成,并提高橡胶制品的耐磨性,具有防老化、抗摩擦起火、使用寿命延长等优点。
3 2 高档油漆[17]、油墨和涂料纳米氧化锌因具有粒度细、比表面积大、分散性好等优点,用在高档油漆、油墨和涂料中能大大提高产品遮盖力和着色力,成为现代工业,家庭装修的理想选择。
3 3 防晒化妆品和防紫外线织物纳米氧化锌作为一种优良的紫外线屏蔽剂[18],广泛应用于防晒化妆品和防紫外线织物中。
紫外线是指波长在200!400nm的射线,可分为三个波段: 200!280nm为UVC段,280!320nm为UV B段, 320!400nm为UV A段。
对人体造成损害的是UVB和U VA段。
过量的UVB和UVA段紫外线照射会损害人体免疫系统,加速肌肤老化,导致各种皮肤病甚至皮肤癌。
因氧化锌的禁止带能隙约为3.2eV,对应于紫外波长的光能,氧化锌可以将紫外线光能吸收后以热或可见光的形式释放,所以大大减少了紫外线对人体的损害。
3 4污水处理、抗菌材料、自洁玻璃纳米氧化锌是一种良好的光催化剂,在日光尤其是紫外线照射下,能够分解有机物、抗菌和除臭。
研究表明,纳米氧化锌粒子的反应速度是普通氧化锌的100!1000倍[19]。
纳米氧化锌的光催化活性使其广泛用于污水处理、抗菌材料、自洁玻璃等产品中。
3 4 气敏材料氧化锌是研究最早、应用最广的气敏材料之一。
作为典型的表面控制型气敏材料,当氧化锌的平均颗粒尺寸大于40nm时,比表面积迅速减小,气体灵敏度也迅速下降。
因此一般情况下,氧化锌的粒度越小,比表面积越大,氧吸附量越大,材料的气体灵敏度也就越高。
此外通过掺杂可以提高氧化锌的气敏选择性,从而达到对硫化氢、弗里昂、酒精蒸汽和一氧化碳等气体的选择性检测。
4 结语纳米氧化锌的开发、应用已引起社会各界的高度重视。
但就目前的应用研究现状来看,同国外相比仍有一定的差距,并且还存在着一系列问题尚需解决。
归纳起来有:ZnO纳米颗粒制备机理研究;颗粒形状控制,粒度分布,粒子性能研究;ZnO纳米颗粒的收集,存放及储运方法;工业上制备的设备与装置的优化;在降低消耗和成本的基础上,产率和产量的提高等。
因此如何针对不同用途的需要,设计与制备出专用的粒度、晶型、形貌等均符合应用要求的纳米氧化锌成为今后研究的主要方向。
具体包括有:加强纳米氧化锌物理化学性能方面的研究,特别是分散性能的优化;加强工业化生产水平;加强与其它纳米材料或非纳米材料的复合添加技术及相关设备的研究;加强各学科领域的协作与联合,加强科技界与企业界的共同合作。
随着研究的深入,纳米氧化锌的制备技术将会得到新的突破,从而展示出其更加广阔的应用前景。
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