納米氧化鋅晶體概述

1、納米氧化鋅晶體概述作者姓名：00班級(jí)：00學(xué)號(hào)： 000000000聯(lián)系方式：000000000000000000000qq com納米氧化鋅晶體概述錢學(xué)森91馬博摘要：納米氧化鋅是一種具有特異性能并且用途廣泛的新材料，同時(shí)也是一種重要的基礎(chǔ)化 工原料.衣文首先介紹了納米氧化鋅品體的基本物理和化學(xué)性質(zhì)，基于這些性質(zhì)，進(jìn)一步闡 述了納米氧化鋅在各個(gè)行業(yè)的應(yīng)用。其次，本文對(duì)納米氧化鋅的制備方法進(jìn)行了較為詳細(xì)和 系統(tǒng)的介紹。于此同時(shí)，為了對(duì)納米氧化鋅的性質(zhì)進(jìn)行改進(jìn)，以擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域，最后，我 們又對(duì)納米氧化鋅的表面改型進(jìn)行了較為深入地分析.關(guān)械詞：納米ZnO;性質(zhì)；應(yīng)用；制備；改性2目錄1納米氧化性

2、概述51.1氧化鋅的基本性質(zhì)51.2氧化鋅晶體的結(jié)構(gòu)51.3納米氧化鋅的基本性能唄51. 3.1表面效應(yīng) 53. 2體積效應(yīng)5X 3. 3量子尺寸效應(yīng)613. 4宏觀童子隧道效應(yīng)62納米氧化鋅的應(yīng)用621納米氧化鋅在橡膠輪胎中的應(yīng)用糾62.2納米氧化鋅在陶瓷中的應(yīng)用妙62. 3納米氧化鋅在防曬化妝品中的應(yīng)用62. 4納米氧化鋅在油漆涂料中的應(yīng)用72. 5納米氧化鋅在紡織中的應(yīng)用72. 6納米氧化鋅在催化劑和光催化劑中的應(yīng)用72.7納米氧化鋅在磁性材料中的應(yīng)用利72. 8作為填充劑的應(yīng)用83納米氧化鋅的制備方法83.1固相法8311燃燒法83.1. 2固相合成法83.2液相法8S. 2.1 83

3、2. 2均勻沉淀崔93. 2. 3并流沉淀祛9324溶膠-凝膠法週932. 5水熱合成法呦1032. 6微乳液法列103.3氣相法說103. 3.1激光誘導(dǎo)氣相沉積法103. 3. 2氣相竝 合成法10333噴霧熱解法1033. 4化學(xué)氣相氧化法104納米氧化鋅的表面改性114.1表而物理修飾法114.1.1表面活性劑護(hù)】114.12表面沉積法114.2表面化學(xué)修飾法114. 21?；磻?yīng)法切114.2.2 聯(lián)劑 - 44. 2. 3表面接枝改性注紐124. 2. 4機(jī)械化學(xué)修飾沏124. 2. 5外層膜修飾124. 2.6高能量表面修飾124. 2. 7其它方護(hù)131納米氧化性概述1.1氧化

4、鋅的基本性質(zhì)氧化鋅，俗稱鋅白，屬六方晶系纖鋅礦結(jié)構(gòu)，白色或淺黃色晶體或粉末，無毒，無臭， 系兩性氧化物，不溶于水和乙醇，溶解于強(qiáng)酸和強(qiáng)堿，在空氣中能吸收二氧化碳和水。1. 2氧化鋅晶體的結(jié)構(gòu)氧化鋅晶體是纖鋅礦結(jié)構(gòu)，屬于六方晶系，為極性晶體。氧化鋅晶體結(jié)構(gòu)中，Zn原子按 六方緊密堆積排列，每個(gè)Zn原子周南有4個(gè)氧原子，構(gòu)成Zn-04配位四面體結(jié)構(gòu)，晶體中負(fù) 離子配位多面體就成為研究晶體結(jié)構(gòu)與形貌基本結(jié)構(gòu)的單元。如-0訂在一個(gè)晶胞層中可分 為上、卜兩層，兩層四面體，而卜.、卜兩層四面體的頂角和面與六方柱之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系是相 同的。同時(shí)，上、卜兩層Zn-02四面體的頂角都是指向晶體的負(fù)極面。正極而與四

5、面體的 面平行，在C軸方向Zn、0原子的分布是不對(duì)稱的，表現(xiàn)出極性晶體的特征。13納米氧化鋅的基本性能納米氧化鋅（ZnO）是一種直接寬帶隙半導(dǎo)體材料，室溫卜其禁帶隙寬3. 37eV,激子束縛 能為60meVo納米氧化鋅的粒徑介于1-100 nm.由F顆粒尺寸的細(xì)微化,顆粒比表面積急劇 增加，使得納米氧化鋅產(chǎn)生了其本體塊狀物料所不典備的表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和宏觀量子 隧道效應(yīng)等，因而使得納米氧化鋅在磁、光、電、敏感性等方而IV有一般氧化鋅產(chǎn)品無法比 擬的特殊性能和新用途。1. 3.1表面效應(yīng)球形粒子的表而積與其半徑平方成正比，體積與其半徑的立方成正比，所以表積比（表 面積與體枳之比）與粒子半徑成

6、反比。表面效應(yīng)是指納米粒子表面原子與總原子數(shù)之比（即 表面枳與體積Z比）隨粒徑的變小而急劇增人后所引起的性質(zhì)上的變化。隨著粒徑減小，表 面原子數(shù)迅速增加，另外，納米粒子的表面積、表面能及衷而結(jié)合也都迅速增人。這主要是 由于粒徑越小，處于表面的原子數(shù)越多。同時(shí)，表面原子周惘缺少相鄰的原子，有許多懸空 鍵，具有不飽和性質(zhì)，易與其它原子相結(jié)合而穩(wěn)定下來，故貝有很人的化學(xué)活性。所以，伴 隨表面能的增加，其顆粒的表面原子數(shù)增藝，表面原子數(shù)與顆粒的總原子數(shù)的比值也增人， 于是便產(chǎn)生了“表面效應(yīng)”，使其表面與內(nèi)部的晶格振動(dòng)產(chǎn)生了顯著變化，導(dǎo)致納米材料 具有許多奇特的性能。1. 3. 2體積效應(yīng)納米粒子的尺寸

7、與傳導(dǎo)電子的徳布羅意波長相當(dāng)或更小時(shí)，周期性的邊界條件將被破壞, 磁性、內(nèi)壓、光吸收、熱阻、化學(xué)活性、催化劑及熔點(diǎn)等都較普通粒子發(fā)生了很人的變化， 這就是納米粒子的體枳效應(yīng)，這種體枳效應(yīng)為實(shí)際應(yīng)用開拓了廣闊的新領(lǐng)域。1. 3. 3量子尺寸效應(yīng)當(dāng)微粒尺寸下降到一定值時(shí)，費(fèi)米能級(jí)附近的電子能級(jí)由準(zhǔn)連續(xù)能級(jí)變?yōu)榉至⒛芗?jí)，吸 收光譜閾值向短波方向移動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為最子尺寸效應(yīng)。納米粒子的最子尺寸效應(yīng)使其在光、磁、熱、電、催化等特性與普通材料有顯著的不同。 對(duì)半導(dǎo)體材料而言，尺寸小于其本身的激子波爾半徑，就會(huì)表現(xiàn)明顯的屋子效應(yīng)。1. 3. 4宏觀量子隧道效應(yīng)微觀粒子具有貫穿勢阱的能力稱為隧道效應(yīng)。近年來

8、，人們發(fā)現(xiàn)一些宏觀量如微顆粒的 磁化強(qiáng)度、量子相干器件中的磁通量以及電荷等也貝仃隧道效應(yīng)，它們可以穿越宏觀系統(tǒng)的 勢阱而產(chǎn)生變化，故稱之為宏觀的量子隧道效應(yīng)，該效應(yīng)與量子尺寸效應(yīng)一起確定了微電子 器件進(jìn)一步微型化的極限，也限定了采用磁帶磁盤進(jìn)行信息儲(chǔ)存的最短時(shí)間。2納米氧化鋅的應(yīng)用2.1納米氧化鋅在橡膠輪胎中的應(yīng)用橡膠工業(yè)是氧化鋅的最大用戶，納米氧化鋅作為普通氧化鋅的代換材料，在橡膠工業(yè)中 的應(yīng)用已越來越受到垂視。這是因?yàn)榧{米氧化鋅具有顆粒微小，比表面枳大，分散性好等優(yōu) 良的物理化學(xué)待性，用于制造高速耐磨的橡膠制品，如飛機(jī)輪胎、高級(jí)轎車用的子午線胎等， 貝有防止老化、抗摩擦著火、使用壽命長等優(yōu)

9、點(diǎn)，不僅改善了橡膠制品的表觀質(zhì)量和內(nèi)在質(zhì) 量，而且其用量僅為等級(jí)氧化鋅用量的30%-50%,降低了企業(yè)的生產(chǎn)成木。2. 2納米氧化鋅在陶瓷中的應(yīng)用陶瓷行業(yè)是納米氧化鋅的又一人用戶。納米氧化鋅町不經(jīng)癟碎直接使用，并便陶瓷制品 的燒結(jié)溫度降低400-600r,燒成品光亮如鏡，有很好的“成像效應(yīng)”，故町減少工序，降 低能耗，極大地提高產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。加有納米氧化鋅的陶瓷制品具有抗菌除臭和分解有 機(jī)物的自潔作用。2. 3納米氧化鋅在防曬化妝品中的應(yīng)用納米ZnO的紫外-町見光特性的研究表明，在町見光區(qū)，納米ZnO比普通ZnO對(duì)町見光的吸 收弱得多，冇很好的透過率：而在紫外區(qū)，納米ZnO對(duì)紫外光的吸收能

10、力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通ZnO, 說明納米ZnO貝:有很好的町見光透明性以及紫外線遮蔽特性。因而納米ZnO是比較理想的紫外 線屏蔽劑，與有機(jī)紫外線吸收劑相比，無機(jī)納米ZnO具有無毒，并且具有對(duì)皮膚無刺激，不 分解，不變質(zhì)，價(jià)格便宜，吸收紫外線能力強(qiáng)的特點(diǎn)，町以應(yīng)用于防化纖紡織品老化、防曬 化妝品等領(lǐng)域。62. 4納米氧化鋅在油漆涂料中的應(yīng)用借助于傳統(tǒng)的涂層技術(shù)，添加納米材料，可進(jìn)一步提高涂料防護(hù)能力，實(shí)現(xiàn)防紫外線照 射，耐大氣侵害和抗降解、變色等，在衛(wèi)生用品上應(yīng)用町起到殺菌保潔作用，在標(biāo)牌上使用 納米材料涂層，町利用其光學(xué)特性，達(dá)到儲(chǔ)存太陽能，節(jié)約能源的目的，在建材產(chǎn)品如玻璃、 涂料中加入適宜的納米材料

11、，可以達(dá)到減少光的透射和熱傳遞效果、產(chǎn)生隔熱、阻燃等效果 9o艦船長期航行、停泊在海洋環(huán)境中，采用納米氧化鋅作原料,制成一種艦船專用的涂料， 不僅起到屏蔽紫外線的作用，而且還可以殺滅各種微生物，從而町提高航行速度并延長檢修 期限。此外，用納米氧化鋅制造一種汽車（尤其是高級(jí)轎車）專用的變色顏料，添加在金屬閃 光的面漆中，隨著角度的變化，能使涂層產(chǎn)生豐富而神秘的“顏色效應(yīng)”，使車身表而產(chǎn)生 較好的成像效果，增輝閃光，深受汽車配色專家的偏愛。2. 5納米氧化鋅在紡織中的應(yīng)用納米氧化鋅在紡織領(lǐng)域町用于紫外光遮蔽材料、抗茵劑、熒光材料、光催化材料等。將 金屬氧化鋅粉末制成納米級(jí)時(shí)，由于微粒尺寸與光波相當(dāng)

12、或更小，尺寸效應(yīng)使導(dǎo)帯及價(jià)帶的 間隔增加，故光吸收顯著增強(qiáng)。納米氧化鋅對(duì)光的漫反射率較低，使得纖維透明度較高且利 于紡織品染整。26納米氧化鋅在催化劑和光催化劑中的應(yīng)用納米氧化鋅因其尺寸小、比表面積人、表而鍵性和顆粒內(nèi)部的不同、表面原子配位不全 等，導(dǎo)致表面的活性位壹增多，形成了凸凹不平的原子臺(tái)階，加大了反應(yīng)接觸面，此外，氣 體通過納米氧化鋅的擴(kuò)散速度比較快，因此，納米氧化鋅的催化活性和選擇性遠(yuǎn)遠(yuǎn)人于其傳 統(tǒng)催化劑阿。例如，水中的有害有機(jī)物質(zhì)如有機(jī)氯化物、農(nóng)藥、界而活性劑、色索等，用目前的水處 理技術(shù)充分去除是困難的，而氧化鋅作為光催化劑町以使有機(jī)物分解，研究表明，納米氧化 鋅粒子的反應(yīng)速度是

13、普通氧化鋅粒子的100-1000倍，而且與普通粒子相比，它幾乎不引起光 的散射，且有人的比表面枳和寬的能帶，因此被認(rèn)為是極具應(yīng)用前景的光催化劑Z。2. 7納米氧化鋅在磁性材料中的應(yīng)用磁性材料是電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，納米磁性材料的特性不同于常規(guī)的磁性材料，其 原因是有關(guān)聯(lián)于與磁相關(guān)的特征物理長度恰好處于納米最級(jí)，例如：磁單疇尺寸、超順磁性 臨界尺寸、交換作用長度、以及電子平均自由路程等大致處于1lOOnm量級(jí)，當(dāng)磁性體的尺 寸與這些特征物理長度相當(dāng)時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)反常的磁學(xué)性質(zhì)。納米做晶金屬軟磁材料只仃十分 優(yōu)異的性能，高磁導(dǎo)率、低損耗、高飽和磁化強(qiáng)度，己應(yīng)用于開關(guān)電源、變壓器、傳感器等， 可實(shí)現(xiàn)

14、器件的小型化、輕型化、高頻化以及多功能化，近年來發(fā)展十分迅速。28作為填充劑的應(yīng)用普通的ZnO的空間結(jié)構(gòu)含有氧空位和間隙鋅等，它們?cè)诮麕е幸霚\施主能級(jí)，而使ZnO 表現(xiàn)出n型半導(dǎo)體的性質(zhì)，所以納米ZnO顆粒以其良好的導(dǎo)電性能町以用作導(dǎo)電纖維、蜩料、 涂料的填充劑以提高產(chǎn)品的導(dǎo)電性能利抗靜電能力。例如，在橡膠中補(bǔ)充納米氧化鋅等補(bǔ)強(qiáng) 性填料，可以提高橡膠制品的物理機(jī)械性能，延長使用壽命冋。除以上應(yīng)用之外，納米氧化鋅還可以應(yīng)用于氣敏傳感器、光電探測器、圖像記錄材料等。3納米氧化鋅的制備方法納米氧化鋅的制備方法按照物料狀態(tài)可分為：固柑法、液相法和氣相法創(chuàng)。3. 1固相法固相法也稱為固相化學(xué)反應(yīng)法，是

15、近幾年來剛發(fā)展起來的一種價(jià)廉而又簡易的新方法, 是將金屬鹽或金屈氧化物按-定比例充分混介，研磨后進(jìn)行鍛燒，通過發(fā)生固相反應(yīng)II接制 得納米粉末剛采用周相法合成納米氧化鋅，無需溶劑、產(chǎn)率高，反應(yīng)條件易掌握，工藝簡單，成本低， 無污染，符合綠色化學(xué)的要求問。3. 1.1燃燒法剛?cè)紵ㄊ菍煞N反應(yīng)物溶液混合后經(jīng)加熱、蒸發(fā)得到膠狀物，繼續(xù)加熱，膠狀物體系局 部溫度達(dá)到著火點(diǎn)時(shí)開始燃燒，得到產(chǎn)物。以硝酸鋅潘液為反應(yīng)的氧化劑，廿氨酸為還原劑， 燃燒產(chǎn)物為納米ZnO粉體。該方法得到的納米ZnO疏松多孔、比表面人、顆粒均勻、平均粒徑 20nmo當(dāng)氧化劑與燃料的比例不同時(shí)，得到的納米ZnO的光致發(fā)光性能也有所不

16、同，因此制 備過程町以根據(jù)需要調(diào)整氧化劑與燃料的比例獲得所需的納米ZnO粉體.31. 2固相合成法剛固相合成法是先利用固相合成反應(yīng)制得前驅(qū)體化合物，然后對(duì)前驅(qū)物熱分解得到納米粉 體的一種方法?？梢砸圆菟釣樵?，與醋酸鋅進(jìn)行固柑反應(yīng)得到前驅(qū)化合物，然后進(jìn)行熱處 理，所得納米ZnO氣敏材料對(duì)乙醇?xì)怏w仃較好的靈敏度和選擇性，而且可以降低元件的工作 溫度。3. 2液相法32.1直接沉淀法直接沉淀法制備納米ZnO的原理是在可溶性鋅鹽溶液中加入沉淀劑，于一定條件下反應(yīng) 生成沉淀，分離、洗滌沉淀物，除去其中的雜質(zhì)離子，再經(jīng)干燥、熱分解，得到納米氧化鋅 11,1 o制備過程人槪如卜：甘先將鋅鹽溶液在感力攪拌旳

17、條件卜迅速加入到等摩爾的氫氧化鈉 溶液中，繼續(xù)攪拌，用離心機(jī)分離生成物，將產(chǎn)物洗滌后進(jìn)行干燥，得到前驅(qū)物：將前驅(qū)物 培燒后即得納米ZnO粒子。使用不同的沉淀劑，得到的前驅(qū)物和熱處理過程也有所差別，需 要區(qū)別對(duì)待。以ZnCb為原料，氫氧化鈉為沉淀劑制備納米ZnO的反應(yīng)方程式為：Z11C12 + 2NaOH -> Zii(OH)2 J +2NaCl熱處理：Zn(OH)2TZnO+H2 0T直接沉淀法具有設(shè)備簡單、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)。32. 2均勻沉淀法冋利用某一化學(xué)反應(yīng)使溶液中的構(gòu)晶離子由溶液中緩慢地、均勻地釋放出來。此時(shí)，加入 的沉淀劑不是立刻與被沉淀組分發(fā)生反應(yīng)，而是通過化學(xué)反應(yīng)使沉淀劑在整

18、個(gè)溶液中緩慢地 生成。其優(yōu)點(diǎn)之-是構(gòu)晶離子的過飽和度在整個(gè)溶液中比較均勻，所以沉淀物的顆粒均勻而 致密，便于過濾洗滌。同時(shí)，它可以避免雜質(zhì)的共沉淀，這樣得到的粒子粒徑分布均勻。然 而，在直接沉淀法中由于沉淀劑來不及擴(kuò)散，造成局部濃度過高，使溶液屮同時(shí)進(jìn)行著均相 成核與非均相成核作用，造成產(chǎn)品粒子粒度分布過寬。顯然，均勻沉淀法優(yōu)于直接沉淀法。 以硝酸鋅為原料，尿素為均勻沉淀劑，其反應(yīng)方程式如下： 尿素水解反應(yīng)CO(NH2)2 + 3H2O -> CO2 t +2NH3 h2o 沉淀反應(yīng)Zii2+ + 2NH3 H2O T Zn(OH)2 J +2NH4+ 熱處理反應(yīng)Zn(OH)2->

19、ZnO+H2 0T利用均勻沉淀法得到的納米粒徑分布較窄、分散性好、成本較低，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。3. 2. 3并流沉淀法呦并流沉淀法基本原理為：當(dāng)Zl】2+與CO3?-以溶液形式并流滴入激烈攪拌的底液屮時(shí)， Zii2+ijCO32-迅速發(fā)工反應(yīng)并生成大量晶核，這些晶核由于激烈攪拌而分散到整個(gè)溶液中。 溶液中的堿式碳酸鋅前驅(qū)體隨著滴加反應(yīng)的進(jìn)行而逐漸提高，溶液中的過飽和度也逐漸升高, 至一定時(shí)間后整個(gè)溶液處于晶核泛濫狀態(tài)。由于開始形成的晶核非常小，其布朗運(yùn)動(dòng)非常顯 著而且其比表面能也非常高，極易引發(fā)碰撞形成人尺寸IL穩(wěn)定的核。因此，在整個(gè)反應(yīng)過程 中，應(yīng)保證足夠的過飽和度，并在反應(yīng)后期避免因發(fā)生

20、碰撞形成的大晶核。該法的優(yōu)點(diǎn)在于 可以控制底液的組成和濃度，可以滿足沉淀粒子的過飽和度，使物料間反應(yīng)在瞬間完成大最 成核，并均勻地分散到體系中，因此成孩速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)人于成長速度，生成物經(jīng)后續(xù)處理(洗滌、 干燥、鍛燒，得納米氧化鋅。3. 2. 4溶膠-凝膠法何溶膠一凝膠法制備粉末過程是將所需的前驅(qū)體溶劑和水配制成混合溶液，經(jīng)水解、縮聚 反應(yīng)形成透明溶膠，并逐漸凝膠化，再經(jīng)過干燥，熱處理后，即町獲得所需粉末材料。溶膠 -凝膠法與英他工藝相比有許多優(yōu)點(diǎn)。首先，溶膠-凝膠法制備粉體的反應(yīng)是在齊組分的混介 分子問進(jìn)行，增進(jìn)了多元組分體系的化學(xué)均勻性。若在醇溶膠體系中，液態(tài)金屬醇鹽的水解 速度與縮合速度基本上

21、相當(dāng)，則其化學(xué)均勻性可達(dá)分子水平。在水溶膠的多元組分體系中， 若不同金屬離子在水解中共沉枳，其化學(xué)均勻性可達(dá)到原子水平。其次，溶膠凝膠法町得 到表面積很人的凝膠或粉末，與通常的熔融法或化學(xué)氣相沉積法相比，不涉及高溫反應(yīng)，能 避免引入雜質(zhì)，產(chǎn)品純度鬲。同時(shí)反應(yīng)過程易控制，可獲得一些其它力法難以得到的產(chǎn)物。32. 5水熱合成法水熱介成法是在高溫高壓條件下（溫度為100-1000攝氏度，壓力為l-1000MPa）,將鋅 鹽溶液和堿液迅速混合進(jìn)行反應(yīng)，使生成氫氧化鋅的''沉淀反應(yīng)”和生成氧化鋅的“脫水反 應(yīng)”在同一反應(yīng)器內(nèi)完成。在亞臨界和超臨界水熱條件卜，反應(yīng)處于分子水平，反應(yīng)性提高

22、因而M得到粒度小，晶形好的納米氧化鋅晶粒。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，粒子的增人服從LSW模型， 即粒子體積隨老化時(shí)間線性增人，但是，粒子的分布不服從LSW模型，此方法對(duì)生產(chǎn)設(shè)備要 求高，反應(yīng)條件苛刻，且生產(chǎn)成本高，在目前情況下無法實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)化。3. 26【乳液法20兩種互不相溶的液體在表面活性劑的作用下形成乳液，在微泡中經(jīng)成核、凝結(jié)、團(tuán)聚、 熱處理后得納米粒子。根據(jù)體系中油水體積比及其微觀結(jié)構(gòu)，微乳液聚合町分正相微乳液聚 合、反相微乳液聚合和雙連續(xù)相微乳液聚合。微乳液法制備納米氧化鋅的實(shí)驗(yàn)裝豐很簡單，能耗低，操作容易，而且所獲得的鏟平粒 徑分布較窄，粒徑nJ以控制，用不同的表面活性劑修飾微粒子表面可獲得

23、特殊性質(zhì)的納米微 粒，但生產(chǎn)成本比較高，有人最的有機(jī)物產(chǎn)生，處理比較麻煩，容易造成環(huán)境污染。3. 3氣相法血?jiǎng)?chuàng)3. 3.1激光誘導(dǎo)氣相沉積法其原理是利用反應(yīng)氣體對(duì)特定波長激光束的吸收，引起氣體分子激光分解，光敏化激光 誘導(dǎo)化學(xué)合成反應(yīng)。該法是以惰性氣體為載體氣，以鋅鹽為原料用CWCO2激光氣為熱源加 熱反應(yīng)原料，使Z與氧反應(yīng)生成納米氧化鋅。此法只宵能量轉(zhuǎn)換效率高，粒子人小町精確控 制、均勻、不團(tuán)聚等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是成本高，產(chǎn)率低，難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。3. 3. 2氣相反應(yīng)合成法'（相反應(yīng)法浪以揮發(fā)件金屬鹵化物和勿化物或有機(jī)金屬化合物等蒸氣為原料進(jìn)行氣相 熱分解和其它化學(xué)反應(yīng)來合成單質(zhì)超細(xì)粉

24、或復(fù)介超細(xì)粉。此反應(yīng)法的特點(diǎn)是：金屬化合物 原料具有揮發(fā)性，容易提純，而且生產(chǎn)粉料不需要進(jìn)行粉碎，因而生成物的純度高：生成 物粒子的分散性良好；反應(yīng)條件控制適當(dāng)就能獲得粒子直徑分布窄的超細(xì)粉。3. 3. 3噴霧熱解法該方法是將町溶鋅鹽的溶液等用載氣（如氮?dú)饣蚩諝獾龋﹪娙艘粋€(gè)高溫反應(yīng)器內(nèi)，使含有 鋅鹽的霧珠首先在高溫卜蒸發(fā)掉水分，之后鋅鹽經(jīng)高溫?zé)岱纸舛频醚趸\粉末，其粒徑為 10-100 nmo該方法產(chǎn)物純度高，粒度和組成均勻，過程簡單連續(xù)，典有工業(yè)化潛力。3. 3. 4化學(xué)氣相氧化法以氧氣為氧源、鋅粉為原料，在高溫卜，以氮?dú)庾魑覛?，進(jìn)行氧化應(yīng)。該方法制得的氧 化鋅，粒徑介于10 -20 nm

25、Z間，產(chǎn)品單分散性好，但產(chǎn)品純度較低，有原料殘存。4納米氧化鋅的表面改性納米材料的表面改竹:是指用物理、化學(xué)、機(jī)械等方法對(duì)納米顆粒表面進(jìn)行處理，根據(jù)需 要付口的地改變納米顆粒表面的物理化學(xué)性質(zhì)，以滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域的需要冋。衷面修飾按 機(jī)理可以分為表而物理修飾和表面化學(xué)修飾兩類，按技術(shù)工藝劃分，主要分為6類：表而覆 蓋修飾、沉淀反應(yīng)表面修飾、局部化學(xué)修飾、機(jī)械化學(xué)修飾、外層膜修飾和高能最表面修飾。4. 1表面物理修飾法表面物理修飾就是修飾物質(zhì)與被修飾的納米顆粒表面通過物理的相互作用（如范德華力、 沉積但覆等），達(dá)到改變或改善納米顆粒表面特性的目的。常用的方法仃衷面活性劑法和表 面沉積法等。4.

26、1.1表面活性劑法酬表面活性劑帶有兩個(gè)極性不同的基團(tuán)，納米ZnO在電解質(zhì)溶液中表面會(huì)吸附離子而帯電 荷，加入帶相反電荷的表面活性劑會(huì)在納米ZnO表面形成一層吸附膜把整個(gè)納米粒子包覆起 來，這樣的粒子可分散于有機(jī)溶劑中，既可以防止納米微粒的團(tuán)聚，也可以使其分散更均勻。 分子鏈較長的表面活性劑，其修飾效果較好。岳美娥等網(wǎng)用直接沉淀法由碩脂酸對(duì)納米ZnO進(jìn)行了衷面修飾,修飾后的納米ZnO使得涂 層的耐磨性能明顯提高，并且提高樹脂基粘結(jié)固體潤滑涂層的哽度和機(jī)械強(qiáng)度。余愛萍等呦 用噴霧法由硅油類和皂鹽類的表面活性劑對(duì)納米ZnO進(jìn)行了表面修飾，所制得的納米粒度均 勻、分散性好、紫外吸收能力與進(jìn)口的粉體相近

27、。4. 1. 2表面沉積法表面沉積法是將某種化學(xué)物質(zhì)沉枳到納米氧化鋅顆粒表面，形成與顆粒表面無化學(xué)結(jié)合 的異質(zhì)包覆層。包覆層不僅町以阻止納米戦化鋅顆粒的進(jìn)一步長人，防止產(chǎn)生團(tuán)聚，還町以 改善粒子的性能。衣面沉積法由于工藝簡單，改性效果好而被廣泛應(yīng)用。但應(yīng)注總，被修飾 氧化物粒子表面沉積包覆層后，在改善某些性能的同時(shí)有町能造成其他性能的卜降。所以在 具體應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要，通過不同的修飾劑和工藝取得最佳的修飾效果。4. 2表面化學(xué)修飾法表面化學(xué)修飾是通過納米氧化鋅粒子表面與改性劑Z間進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，改變納米微粒的 表面結(jié)構(gòu)和狀態(tài)，以達(dá)到表面改性的目的。表面化學(xué)修飾主要有下述方法。4. 2.1酯化

28、反應(yīng)法切醛化試劑與納米粒子表面原子反應(yīng)，原來親水疏油的表而變成親油疏水的表而。適用于 表而為弱酸性或中性的納米粒子，如SiO2 . FqOB、TiO2等的改性。4. 2. 2偶聯(lián)劑法跑偶聯(lián)劑是-種同時(shí)貝有與無機(jī)物和有機(jī)物分別反應(yīng)的功能基團(tuán)的化合物，其分子量不大。 偶聯(lián)劑的作用是，英一端與納米ZnO表而結(jié)合，另一端可與分散介質(zhì)有強(qiáng)的相互作用。因此， 偶聯(lián)劑町以實(shí)現(xiàn)對(duì)納米ZnO表面修飾的目的。常用的偶聯(lián)劑有硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑等。硅烷偶聯(lián)劑是目前應(yīng)用域多、用量試人的偶聯(lián)劑，對(duì)T表面覆蓋大屋輕基的納米ZnO極 為冇效。之所以能形成超疏水的薄膜是因?yàn)榉柰樵谀さ谋砻嫘纬啥嗫椎木W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，表面 粗糙

29、使得接觸角增大。偶聯(lián)劑町以與納米氧化鋅粒子表面產(chǎn)生化學(xué)鍵合，在其表面形成包覆層，從而改善其性 能。無機(jī)納米氧化鋅粒子如A1203、ZnO等，表而能一般比較高，與表面能比較低的有機(jī)體的 親和性差，兩者在相互混介時(shí)不能相容，導(dǎo)致界面上出現(xiàn)空隙，界面處高聚物易降解，脆化。 偶聯(lián)劑法可以很好地解決此問題，納米粒子表面經(jīng)偶聯(lián)劑處理后可以與有機(jī)物產(chǎn)生很好的相 容性。4. 2. 3表面接枝改性法切該法是利用修飾層高分子材料活性基團(tuán)能夠與納米ZnO粒子表面活性基丙炭基、竣基發(fā) 生強(qiáng)柑互作用。哄至引起化學(xué)鍵合的方法。通過在納米ZnO粒子表面化學(xué)接枝上有機(jī)人分子， 克服了納米ZnO粒子的自團(tuán)聚，解決了納米ZnO粒

30、子在聚合物基體中的分散性和穩(wěn)定性問題。 表而接枝法分為修飾層高分子材料與納米粒子表面偶聯(lián)接枝和單體材料在引發(fā)劑作用下生 成高分子的聚合反應(yīng)與表面接枝反應(yīng)同步進(jìn)行兩種情況。表面接枝改性法的機(jī)理主要有3種旳：納米氧化鋅粒子表面的官能團(tuán)能與高分子直接 反應(yīng)實(shí)現(xiàn)接枝，稱為偶聯(lián)接枝法：通過單體在引發(fā)劑作用卜直接從無機(jī)納米氧化鋅粒子表 面開始聚介，誘發(fā)生長，完成顆粒表面高分子包覆，稱為聚介生長接枝法；單體在聚介的 同時(shí)被納米氧化鋅粒子表面強(qiáng)自由基捕獲，形成高分子鏈與納米粒子表面的化學(xué)連接，稱為 聚合與接枝同步法。農(nóng)而接枝改性充分發(fā)揮了無機(jī)納米粒子和高分子齊自的優(yōu)點(diǎn)，町實(shí)現(xiàn)功能材料的優(yōu)化設(shè) 計(jì)。此外，納米氧

31、化鋅粒子表面接枝后，大大提高了其在有機(jī)溶劑和高分子中的分散性，nJ 制備出納米粒子含量大、分布均勻的復(fù)合材料。4. 2. 4機(jī)械化學(xué)修飾呦機(jī)械化學(xué)改性是一種運(yùn)用粉碎、靡擦等機(jī)械應(yīng)力作用對(duì)粒子表面進(jìn)行激活，以改變其表 面晶體結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)結(jié)構(gòu)。這種方法使分子晶格發(fā)生位移，內(nèi)能增人，在外力作用卜具有 活性的粉末表面與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)、附著，以達(dá)到改性的目的。令硏究用無水乙醇作分散 介質(zhì)，將納米氧化鋅球磨2 h,得到了無團(tuán)聚的納米氧化鋅。此方法成本低，產(chǎn)量人粒徑 可控，頗具工業(yè)化潛力。有研究采用機(jī)械化學(xué)表面改性工藝，以硬脂酸為改性劑，在氣流粉 碎機(jī)中對(duì)納米氧化鋅進(jìn)行解團(tuán)聚和表面改性，并借助SEM,

32、XRD,傅立葉變換紅外光譜(F-IR) 和XPS對(duì)改性前后的氧化鋅粉體進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。結(jié)果表明，硬脂酸分子化學(xué)鍵介在氧化鋅表 面，改性前后氧化鋅的品體結(jié)構(gòu)相同，其顆粒的團(tuán)聚性降低，二次粒徑明顯減小。通過測定 改性樣品的活化指數(shù)和親油化度，改性劑的最佳用量為氧化鋅的10%,氧化鋅表面親油疏水, 在有機(jī)溶劑中有較好的分散性能。4. 2. 5外層膜修飾外膜層改性是在粒子表面均勻地包覆一層其他物質(zhì)的膜，使粒子表面性質(zhì)發(fā)生變化。4. 2. 6高能量表面修飾利用高能電暈放電、紫外線、等離子射線等對(duì)粒子表面改性。貝有粒子大小均一，且不 團(tuán)聚，粒徑大小可準(zhǔn)確控制等優(yōu)點(diǎn)。4. 2. 7其它方法測 氣相沉積法。氣相

33、化學(xué)沉積法是通過氣相中的化學(xué)反應(yīng)生成改性雜質(zhì)分子或微核，在 顆粒表面沉積或與顆粒表面分子化學(xué)鍵介，形成均勻致密的薄膜包覆；霧化液滴沉積法是將 改性劑通過霧化噴嘴產(chǎn)生微細(xì)液滴，液滴分散于顆粒表面，經(jīng)過熱空'(或冷空氣的流化作用, 溶質(zhì)或溶融液在顆粒表面沉積或凝集結(jié)晶形成表面包覆。 超臨界流體快速膨脹法。利用超臨界流體在流化床的快速膨脹，使改性微核在顆粒表 面形成均勻的薄膜包覆。 沉淀法。通過向溶液中加入沉淀劑或引發(fā)體系屮沉淀劑的生成，使改性離子發(fā)生沉淀 反應(yīng)，在顆粒表而析出，對(duì)顆粒進(jìn)行包覆。 非均勻形核法。依據(jù)Lamer結(jié)晶過程理論，利用改性劑微粒在被包覆顆?；w上的非 均勻形核與生長來

34、形成包覆層。參考丈獻(xiàn)1 袁方刺，李晉林，黃淑蘭.超細(xì)氧化鋅的制備度應(yīng)用新進(jìn)展J.材料導(dǎo)報(bào)，1998, 12(6):34-352 沈股，沈上越，李珍.納米氧化鋅的制備及應(yīng)用幾 材料導(dǎo)報(bào)，2004, 18(z2): 137-1393 張留成，蔡克峰.納米氧化粹材料的最新研究和應(yīng)用進(jìn)展J.材料導(dǎo)報(bào)，2006, 20(zl):13-154 李秀梅.納米氧化鋅的性質(zhì)與用途J.通化師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2004,45 程敬泉.納米氧化鋅的性質(zhì)和用途J.術(shù)水師專學(xué)報(bào)，2001, 6(2): 42-436 楊鳳霞，劉其麗，畢磊.納米氧化鋅的應(yīng)用綜述幾安緻化工，2006, 32(1): 13-177 李維芬.納米材料的性質(zhì)J.現(xiàn)代化工，1999,19(6): 1-58 祕(mì)庸，雷閆盈，王訓(xùn)，吳金龍，曾慶森.納米ZnC的奇妙用途J.化工新型材料，第27 卷14169 陳國新，趙石林.納米屏蔽透明涂料的研制J.現(xiàn)代涂料與涂裝，2003(3): 1-310 龔文琪，張曉輝.納米材料在環(huán)保中的應(yīng)用J.新禮環(huán)境保護(hù)，2002(4)11 李漢堂.橡膠補(bǔ)強(qiáng)填充劑概覽J.世