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篇1

關(guān)鍵詞：納米氧化鋅；制備；研究

前言

在林林總總的材料家庭成員中，納米復(fù)合材料已是其中一位新成員。傳統(tǒng)材料缺乏系統(tǒng)的理論支撐，納米復(fù)合材料也需要新理論來加以完善及補(bǔ)充。納米復(fù)合材料在這些新理論、新機(jī)理基礎(chǔ)上將發(fā)展得更完善，并向多元化及功能化方向發(fā)展。納米ZnO是一種具有特異性能且用途廣泛的特殊材料，因此材質(zhì)原因決定其超細(xì)的外型。世界各國都加大財(cái)務(wù)物力加以開發(fā)研制，這也是我國“863計(jì)劃”中的一個(gè)重點(diǎn)課題。用它可以生產(chǎn)各種用于特殊環(huán)境的材料，如抗菌包裝材料和抗菌塑料復(fù)合母料，可獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。從納米ZnO的用途及性能，人們看到了其廣闊的經(jīng)濟(jì)利潤及市場。我國廣闊的土地上富含Zn資源，這對納米ZnO的開發(fā)利用有很利。納米ZnO粒子表面極性較高，表面沒經(jīng)過處理的納米ZnO的表面能比處理過的高出很多且很容易團(tuán)聚，但與聚合物幾乎不相容，因此，實(shí)現(xiàn)納米ZnO粒子的超細(xì)微分散是得到性能優(yōu)異的納米復(fù)合材料的關(guān)鍵。表面處理即表面修飾，如此可以降低納米材料的表面極性，提高納米粒子在有機(jī)介質(zhì)中的分散能力和親和力，擴(kuò)大納米材料的應(yīng)用范圍。目前，利用化學(xué)方式在納米表面添加適當(dāng)覆蓋層材料、改變納米表面形貌使其表面鈍化是納米ZnO表面修飾的主要方法。

1 制備方法

1.1 反應(yīng)機(jī)理

以七水合硫酸鋅為鋅源，以尿素為均相沉淀劑，采用均相沉淀法在微波輻射條件下制備納米ZnO，反應(yīng)機(jī)理為：

90℃時(shí)尿素發(fā)生分解：

CO（NH2）2+3H2O2NH4OH

3Zn2++4OH-+H2OZnCO3?2Zn（OH）2?H2O

450℃焙燒時(shí)：

ZnCO3?2Zn（OH）2?H2O3ZnO+CO2+2H2O

1.2 測試儀器、試劑及裝置

微波爐（格蘭仕）；磁力真空泵（上海西山泵業(yè)有限公司）；液體流量計(jì)（蘇州流量計(jì)廠）；876-1型真空干燥器（上海浦東躍欣科學(xué)儀器廠）；721分光光度計(jì)（上海第三分析儀器廠）；循環(huán)水式多用真空泵（鄭州市華科儀器廠）。

用日本日立公司的S-570 掃描電子顯微鏡和H-600 透射電子顯微鏡分析納米顆粒的形態(tài)和尺寸；用美國Nicolet 公司的FT-IR Avatar 360 紅外光譜儀分析納米顆粒的化學(xué)組成；用美國Perkin-Elmer 公司的DeltaSeries 7 熱分析系統(tǒng)分析中間產(chǎn)物。ZnSO4?7H2O，AR（上海金山區(qū)興塔美興化工廠）；尿素，AR（中國醫(yī)藥集團(tuán)上海化學(xué)試劑公司）。

1.3 制備過程

實(shí)驗(yàn)過程分四個(gè)步驟：（1）準(zhǔn)備好一定量的蒸餾水，將事先稱取好的適量硫酸鋅、尿素分別加入蒸餾水中，將以上蒸餾水倒入三頸燒瓶中使之充分混合后放入微波反應(yīng)器中；（2）接溫度計(jì)和冷凝管，不斷攪拌三頸燒瓶中的混合物，使之升溫，在升溫過程中尿素逐漸分析，溶液變渾濁，隨之出現(xiàn)大量白色深沉，在一定的微波輻射下，反應(yīng)一定時(shí)間后停止。（3）將三頸燒瓶放入冷水中冷卻至室溫后過濾，用pH=9的氨水和無水乙醇分別潤洗、抽濾，再經(jīng)真空干燥24h。（4）將粉末取出、研磨，放入馬弗爐，在450℃下灼燒兩小時(shí)，研磨后可得納米ZnO。

2 結(jié)果與討論

2.1 粉體的SEM分析

硫酸鋅濃度0.15 mol/L[1]，溫度93℃，時(shí)間2h[1]，在不同硫酸鋅與尿素摩爾比下制備納米ZnO[2]?？梢娏Ｗ有螒B(tài)是長條形并且隨著摩爾比的增加其長度明顯增加。

圖1（b）中的顆粒寬為30～40 nm，圖1（c）中的顆粒寬為50 nm，而圖1（a）中納米顆粒粒徑為30 nm左右，這是由微波的非熱效應(yīng)決定的。在微波爐內(nèi)存在著一個(gè)交變電磁場，在電場力作用下，CO32-會(huì)沿著電場方向排列，使晶粒優(yōu)先沿電場方向生長，可得到形狀規(guī)則的長條形納米ZnO，且隨著尿素濃度的增加，長度也明顯增加。在此反應(yīng)中，過量的CO32-還會(huì)一定程度地阻止納米ZnO 顆粒間的凝并現(xiàn)象，使細(xì)長的晶粒得以保存下來。

2.2 樣品的IR分析

納米ZnO的IR分析見圖2。由圖可知，3513.46cm-1處的吸收峰為氫鍵的O-H 伸縮振動(dòng)吸收帶；1523.18cm-1處為自由水的H-O-H彎曲振動(dòng)峰，表明納米ZnO容易吸水；216.77cm-1處為ZnO的特征吸收峰；1415.14cm-1處的吸收峰可能是少量的碳酸鋅。

圖2納米ZnO的IR譜圖

3 結(jié)束語

納米ZnO具有較高的表面極性，部分保留原始狀態(tài)，未經(jīng)修改的納米ZnO的表面能高，非常容易團(tuán)聚，幾乎不與其他聚合物相容，由此可知，實(shí)現(xiàn)納米ZnO粒子的超細(xì)微分散是生產(chǎn)出性能優(yōu)異的納米復(fù)合材料的關(guān)鍵。

參考文獻(xiàn)

[1]張興法.磷石膏綜合利用產(chǎn)出的氯化鈣深加工研究[J].非金屬礦，2004，27（6）：6-7.

篇2

關(guān)鍵詞：納米氧化鋅 制備 研究進(jìn)展

一、引言

納米氧化鋅是21世紀(jì)的一種多功能新型無機(jī)材料，其粒徑介于1～100nm之間。由于粒徑比較微小，使得比表面積、表面原子數(shù)、表面能較大，產(chǎn)生了如表面效應(yīng)、體積效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀隧道效應(yīng)以及高透明度、高分散性等一系列奇異的物理效應(yīng)。它的特殊性質(zhì)使其在陶瓷、化工、電子、光學(xué)、生物、醫(yī)藥等許多領(lǐng)域都有著重要的應(yīng)用。近年來，國內(nèi)外對其制備和應(yīng)用的研究較為廣泛，且取得了不少成果。

二、納米氧化鋅的制備方法

目前，制備納米氧化鋅主要有物理法、化學(xué)法及一些興起的新方法。

1.物理法

物理法是采用光、電技術(shù)使材料在惰性氣體或真空中蒸發(fā)，然后使原子或分子形成納米微粒，或使用噴霧、球磨等力學(xué)過程為主獲得納米微粒的制備方法[1]。用來制備納米ZnO的物理方法主要有脈沖激光沉積（PLD）、分子束外延（MBE）、磁控濺射、球磨合成、等離子體合成、熱蒸鍍等。此法雖然工藝簡單， 所得的氧化鋅粉體純度高、粒度可控，但對生產(chǎn)設(shè)備要求高，且得不到需要粒徑的粉體，因此工業(yè)上不常用此法。

2.化學(xué)法

2.1液相法

2.1.1直接沉淀法

直接沉淀法就是向可溶性鋅鹽溶液中加入沉淀劑，經(jīng)過反應(yīng)形成沉淀物，再通過過濾、洗滌、干燥、煅燒從而制得超細(xì)的納米ZnO粉體。選用的沉淀劑有氨水（NH3·H2O）、碳酸銨（（NH4）2 CO3）、碳酸氫銨（NH4HCO3）、草酸銨（（NH4）2 C2O4）、碳酸鈉（Na2CO3）等。該法操作簡便易行、所得產(chǎn)品純度高、對設(shè)備要求低且易規(guī)模生產(chǎn)，但是存在在洗滌的過程中陰離子難以洗盡、產(chǎn)物粒度分布不均勻、分散性較差、粉體易團(tuán)聚等缺點(diǎn)。

2.1.2 均勻沉淀法

均勻沉淀法是緩慢分解的沉淀劑與溶液中的構(gòu)晶陽離子（陰離子）結(jié)合而逐步、均勻地沉淀出來。常用的沉淀劑有尿素和六亞甲基四胺。該法克服了沉淀劑局部不均勻的現(xiàn)象，制得的納米氧化鋅粒徑小、分布窄、團(tuán)聚小及分散性好，但反應(yīng)過程耗時(shí)長、沉淀劑用量大、PH的變化范圍較小、產(chǎn)率相對較低。而從總地來講，均勻沉淀法優(yōu)于直接沉淀法。

2.1.3溶膠凝膠法

該法主要將鋅的醇鹽或無機(jī)鹽在有機(jī)介質(zhì)中進(jìn)行水解、縮聚，然后經(jīng)膠化過程得到凝膠，凝膠經(jīng)干燥、焙燒得納米ZnO粉體。該法設(shè)備簡單、操作方便，所得的粉體均勻度高、分散性好，純度高。但原料成本昂貴，使用的有機(jī)溶劑一般情況下有毒，且在高溫進(jìn)行熱處理時(shí)有團(tuán)聚現(xiàn)象。

2.1.4 微乳液法（反相膠束法）

微乳液是由水、溶劑、表面活性劑及其助劑組成[2]。其中水被表面活性劑及其助劑單層包裹形成“微水池”，被用作反應(yīng)介質(zhì)，稱其為“微型反應(yīng)器”，通過控制微水池的尺寸來控制粉體的大小制備納米粉體。由于微乳液能對納米材料的粒徑和穩(wěn)定性進(jìn)行精確控制，限制了納米粒子的成核、生長、聚結(jié)、團(tuán)聚等過程，從而形成的納米粒子包裹有一層表面活性劑，并有一定的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)。此法能制備出微觀尺寸均勻、可控、穩(wěn)定的微乳液，且操作簡單，粒子均勻可控，但成本費(fèi)用較高，仍有團(tuán)聚問題，進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)目前有一定難度。

2.1.5水熱法

水熱法是在高溫、高壓及水熱的條件下，將可溶性鋅鹽和堿液分置于管狀高壓釜中反應(yīng)（形成氫氧化鋅的反應(yīng)和形成氧化鋅的反應(yīng)是在同一容器內(nèi)同時(shí)完成的）得到粒度小、晶形好、分布均勻及團(tuán)聚小的納米氧化鋅晶粒。雖然其制備工藝相對簡單、無需煅燒處理，但所用設(shè)備昂貴、投資大、操作要求高。

2.2 氣相法

2.2.1化學(xué)氣相氧化法

化學(xué)氣相氧化法是利用鋅粉或鋅鹽為原料，O2為氧源，以N2和Ar作為載體在高溫且沒有任何催化劑和添加劑的情況下發(fā)生氧化反應(yīng)。反應(yīng)形成的基本粒子經(jīng)成核、生長兩個(gè)階段形成粒子和晶體結(jié)構(gòu)，利用高溫區(qū)與周圍環(huán)境形成的巨大的溫度梯度，通過驟冷作用得到納米ZnO顆粒。該法生產(chǎn)的納米ZnO顆粒純度高，不易團(tuán)聚，粒度分布窄，分散性好；但操作要求較高，能量消耗大，生產(chǎn)成本高，難以工業(yè)化生產(chǎn)。馬立安等[3]以高純鋅粉為原料，采用氣相反應(yīng)法制備四角狀氧化鋅納米針，以絲網(wǎng)印刷結(jié)合光刻工藝組裝金屬網(wǎng)前柵三極結(jié)構(gòu)場致發(fā)射顯示器件，場發(fā)射測試結(jié)果表明，器件具有明顯的柵控特性。

2.2.2激光誘導(dǎo)化學(xué)氣相沉淀法（LICVD法）

激光誘導(dǎo)化學(xué)氣相沉淀法是利用反應(yīng)氣體對特定波長激光束的吸收而熱解或化學(xué)反應(yīng)， 經(jīng)成核生長形成納米粉體； 或運(yùn)用高能激光束直接照射金屬片表面加熱氣化、蒸發(fā)、氧化獲得氧化物納米粉體。以惰性氣體為載氣，以Zn鹽為原料，用激光器為熱源加熱反應(yīng)原料，使之與氧反應(yīng)生成超細(xì)ZnO粒子。此法制備的納米具有顆粒大小均一、粒度分布窄、分散性好、純度高、不團(tuán)聚等優(yōu)點(diǎn)， 但耗能大、粉體回收率低、成本高，難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

2.2.3噴霧熱解法

利用噴霧熱解技術(shù)，將有機(jī)鋅鹽的水溶液作為前驅(qū)體，使其霧化為氣溶膠微液滴，液滴在反應(yīng)器中經(jīng)蒸發(fā)，干燥，熱解，燒結(jié)等過程形成納米ZnO粒子。該法過程簡單連續(xù)，所得產(chǎn)品純度高、粒度和組成均勻，但存在能耗大、高活性粉體在高溫下容易聚結(jié)等缺點(diǎn)。劉凱鵬等[4]采用超聲噴霧熱分解工藝，在Si 襯底上制備了ZnO薄膜。

3.固相法

固相法是把鋅鹽或金屬氧化鋅按配方充分混合制得前驅(qū)物（碳酸鋅，氫氧化鋅或草酸鋅），研磨后再進(jìn)行煅燒，通過發(fā)生固相反應(yīng)，直接得到或再研磨后得到納米ZnO粉末。該法克服了傳統(tǒng)濕法存在團(tuán)聚現(xiàn)象的缺點(diǎn)，具有無溶劑、無團(tuán)聚、高產(chǎn)率、合成工藝簡單、污染少等優(yōu)點(diǎn)。但是操作難度較大，應(yīng)很難均勻充分進(jìn)行。因此其應(yīng)用前景受到了一定的限制。

4.新型方法

在納米ZnO的制備中，因其制備方法不同所產(chǎn)生的納米ZnO的粒徑大小， 結(jié)構(gòu)也有所不同。因此發(fā)展新的納米ZnO制備技術(shù)顯得非常重要。最近出現(xiàn)了如超重力法、超聲輻射沉淀法、微波均相沉淀法、超臨界流體干燥法、電化學(xué)法等新方法。這大大的開拓了納米ZnO制備的前景。

三、ZnO納米材料的研究展望

納米ZnO是一種性能優(yōu)異的新型功能材料，目前國內(nèi)外對其研究也有了巨大的進(jìn)展，但對其結(jié)構(gòu)和應(yīng)用性能的研究還不夠深入。有待于研究的內(nèi)容有：（1）加深對納米材料結(jié)構(gòu)的研究以及性能的分析（2）對氧化鋅的形成機(jī)理應(yīng)該有一系統(tǒng)研究。（3）生產(chǎn)出顆粒尺寸較小、性能優(yōu)異、成本低廉的納米ZnO等；（4）結(jié)合各種方法的優(yōu)勢，研究出適合于工業(yè)化的綜合制備技術(shù)。只有把這些問題解決了，納米氧化鋅的研究才會(huì)更完善。

參考文獻(xiàn)

[1] 安崇偉， 郭艷麗， 王晶禹. 納米氧化鋅的制備和表面改性技術(shù)進(jìn)展[J]. 應(yīng)用化工. 2005， 34（3）： 141-143.

[2] 張彥甫， 劉見祥， 聶登攀等. 納米氧化鋅的制備及應(yīng)用[J]. 貴州化工， 2008， 33（2）： 24 -27.

篇3

【關(guān)鍵詞】ZnO摻雜；溶膠-凝膠；水熱法

1.引言

氧化鋅（ZnO）是一種新型的寬禁帶半導(dǎo)體材料，具有六角纖維鋅礦結(jié)構(gòu)。由于是直接帶隙，電子躍遷率大，適合作為光電發(fā)射器件；也可以用在紫外激光、光致發(fā)光和太陽能電池等領(lǐng)域。而摻雜的氧化鋅材料具有新的光電特性，摻雜的種類很多，本文介紹金屬摻雜和非金屬元素?fù)诫s。

2.金屬元素的摻雜

采用溶膠-凝膠法在玻璃基底上制備了ZnO：Li薄膜[1]。以乙酸鋅、無水乙醇、乙醇胺、和氯化鋰為前驅(qū)體，制備摻雜元素的膠體，用勻膠機(jī)旋涂在拋光并且清洗干凈的石英玻璃襯底上，得到不同厚度的薄膜。采用XRD表征，薄膜厚度越厚，薄膜的（002）晶面擇優(yōu)生長越強(qiáng)，歸因于晶粒生長受襯底晶格失配和晶格缺陷的影響較小。分光光度計(jì)測量的吸收譜表明，薄膜越厚，平均透射率下降，紫外光區(qū)的吸收邊往長波方向移動(dòng)；這是因?yàn)?，薄膜越厚，晶粒粒徑越大，越容易產(chǎn)生光學(xué)散射和帶隙變窄。熒光光譜表明，薄膜層數(shù)越多，發(fā)光峰強(qiáng)度呈現(xiàn)增強(qiáng)的趨勢，普遍認(rèn)為禁帶寬度的變小有利于帶間躍遷和激子復(fù)合。另外薄膜在六層時(shí)，方阻最小。

改變退火溫度，對ZnO：Li薄膜特性進(jìn)行了深入的研究[2]，退火溫度在4500C ～5500C時(shí)，制備的薄膜擇優(yōu)生長性強(qiáng)，光學(xué)透過率在90%以上，電阻率較小。隨退火溫度的提高，減少了內(nèi)部缺陷，加強(qiáng)了晶粒C軸的擇優(yōu)生長，提高了結(jié)晶質(zhì)量；而光線受不同晶向的散射變?nèi)酰高^率得到提高。

采用水熱法結(jié)合溶膠.凝膠法在SiO2：基片上制備了不同AI含量摻雜的ZnO納米棒陣列[3].通過x射線衍射儀（XRD），電子掃描顯微鏡（SEM），透射光譜和光致發(fā)光光譜儀（PL）等測量手段，分析了薄膜樣品的微結(jié)構(gòu)、表面形貌、透射及光致發(fā)光特性。結(jié)果表明，制備出的薄膜具有良好的結(jié)晶質(zhì)量和明顯的沿（002）方向擇優(yōu)取向生長。透射譜分析顯示，樣品的吸收邊隨Al含量的增加出現(xiàn)明顯的紅移現(xiàn)象。PL譜分析表明，摻雜Al以后，薄膜出現(xiàn)強(qiáng)的橙紅光發(fā)射光譜帶，通過譜線擬合，發(fā)現(xiàn)在可見光波段的缺陷發(fā)光主要是位于能量為1.92eV和2.15 eV的紅光及黃光發(fā)射，主要發(fā)光機(jī)理為zn缺陷發(fā)射。

采用水熱法制備了Co摻雜ZnO粉晶[4]，研究了水熱時(shí)間t（t=2，3，6 h）對其微結(jié)構(gòu)、形貌和磁性的影響。結(jié)果表明：隨水熱時(shí)間增加，Co摻雜ZnO晶胞參數(shù)和微應(yīng)變減小，均具有六方柱形貌。水熱時(shí)間為2 h時(shí)顯示弱鐵磁性，合成時(shí)間為3 h時(shí)具有最強(qiáng)的鐵磁特性，六方納米柱形狀明顯變長，結(jié)晶性能最好。水熱時(shí)間為6 h時(shí)顯示為順磁性，六方納米柱形貌有“融化”趨勢。相對于未摻雜ZnO，Co摻雜有利于單一ZnO相的形成。

采用簡單的濕化學(xué)法在ITO玻璃襯底上直接生長了納米棒團(tuán)簇結(jié)構(gòu)的 Co摻雜ZnO薄膜，研究表明此法成本低廉、收益高、重復(fù)性良好，是制備Co摻雜ZnO磁性納米晶體的好方法[5]。Co摻雜ZnO樣品的結(jié)構(gòu)采用XRD和SEM進(jìn)行了分析。XRD結(jié)果表明摻雜的ZnO是六角纖鋅礦結(jié)構(gòu)。SEM結(jié)果表明摻雜樣品是由Zn0納米棒團(tuán)簇結(jié)構(gòu)組成，且團(tuán)簇的密度隨著Co摻雜濃度的增大而增大。薄膜的光致發(fā)光光譜結(jié)果表明Co摻雜導(dǎo)致ZnO薄膜的帶隙發(fā)生紅移。

采用溫和的水熱法、三種不同的礦化劑成功合成了稀土銪（ Eu ）摻雜的氧化鋅（ ZnO）樣品[6]，并利用XRD 、SEM、TEM和XPS對樣品的結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行了表征和分析。結(jié)果表明：稀土Eu離子以+3價(jià)成功地?fù)饺说絑nO晶格中.并且采用不同礦化劑可以得到不同形貌的ZnO材料，三種礦化劑生長的ZnO的形貌分別為納米棒、納米針和納米片。

3.非金屬元素的摻雜

以硝酸鋅為鋅源，氨水為沉淀劑，殼聚糖為添加劑，通過溶膠一凝膠法制備出粒度小、形貌分布均勻、氮摻雜量高的膚色氮摻雜納米、ZnO晶體[7]，研究了殼聚糖對產(chǎn)品微觀結(jié)構(gòu)及性能的影響.采用SEM、TEM、XRD和IR等手段對產(chǎn)品微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，對其抗菌性能進(jìn)行了評價(jià).結(jié)果表明：添加殼聚糖有利于凝膠的快速形成，而且可通過殼聚糖的添加量有效控制納米晶體的大小、形貌以及氮摻雜量，最終得到平均粒徑為30 nm的球形氮摻雜納米ZnO晶體，晶相與標(biāo)準(zhǔn)立方相ZnO衍射峰完全一致，沒有其他雜相出現(xiàn)，顏色為均勻的紅色.和普通的納米ZnO晶體相比，抑菌結(jié)果顯示合成的氮摻雜納米ZnO晶體對大腸桿菌具有優(yōu)良的抗菌性。

4.結(jié)束語

本文介紹了采用溶膠-凝膠法在玻璃基底上制備了ZnO：Li薄膜、在SiO：基片上制備了不同AI含量摻雜的ZnO納米棒陣列、采用水熱法制備了Co摻雜ZnO粉晶、采用簡單的濕化學(xué)法在ITO玻璃襯底上直接生長了納米棒團(tuán)簇結(jié)構(gòu)的Co摻雜ZnO薄膜，并且簡述了其摻雜特性；并且概述了氮摻雜量高的膚色氮摻雜納米、ZnO晶體。

參考文獻(xiàn)：

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[2]李建昌，李永寬，姜永輝.退火溫度對LI摻雜ZnO電特性影響[J].東北大學(xué)學(xué)報(bào)， 2012，33（8） ：1174-1178.

[3]丁瓊瓊，方慶清，王偉娜等.水熱法輔助溶膠凝膠法制備Al∶ZnO納米棒陣列及發(fā)光性能研究[J].人工晶體學(xué)報(bào)，2012，41（6）：1566-1571.

[4]王古平，楊建成，王成.水熱時(shí)間對Co摻雜ZnO微結(jié)構(gòu)與磁性的影響[J].臺(tái)州學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，34（6）：1-6.

[5]王愛華，姬曉旭，呂林霞.濕化學(xué)法合成Co摻雜ZnO薄膜的微結(jié)構(gòu)及發(fā)光特性[J].低溫物理學(xué)報(bào)，2012，34（2）：134-137.

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篇4

關(guān)鍵詞：染料敏化太陽能電池；ZnO

染料敏化太陽能電池由于生產(chǎn)工藝簡單，經(jīng)濟(jì)節(jié)約，對環(huán)境要求較低，能量轉(zhuǎn)化效率高等優(yōu)點(diǎn)，備受大眾喜愛。它主要由納米多孔半導(dǎo)體薄膜、染料敏化劑、氧化還原電解質(zhì)、對電極和導(dǎo)電基底幾部分組成，ZnO由于其各種優(yōu)秀特性成為光陽極的主要材料之一。另一方面，石墨烯作為一種零帶隙導(dǎo)電材料，具有極高的載流子遷移率、特殊的運(yùn)輸特性和電化學(xué)穩(wěn)定性；將其引入染敏光陽極，可以縮短電子傳輸路徑，來提高光電轉(zhuǎn)化效率。

1.1 ZnO的結(jié)構(gòu)性質(zhì)

ZnO成本低，無污染，傳輸電子能力強(qiáng)，且具有易結(jié)晶性和各向異性生長的特點(diǎn)，所以可控性強(qiáng)，可通過改變實(shí)驗(yàn)條件來獲得ZnO不同特性的納米結(jié)構(gòu)，但缺點(diǎn)是穩(wěn)定性差。

1.2 ZnO光催化劑的催化機(jī)理

氧化鋅的能帶寬度與氧化鐵相近，且電子傳輸效率高，生長條件易于實(shí)現(xiàn)，將其運(yùn)用于染料敏化太陽能電池中，雖然氧化鈦因其表面存在大量的表面態(tài)，延遲了電子的傳輸，造成電子復(fù)合幾率增大，電子損失多，但是以氧化鋅為光陽極材料組裝成的的能量轉(zhuǎn)換效率仍然沒能超過氧化鈦，究其原因主要是氧化鋅易與酸堿反應(yīng)，在酸性染料的腐燭下穩(wěn)定性差，因此我們可以通過尋找適合氧化鋅的敏化染料材料、在氧化鋅表面包覆其他材料形成核殼結(jié)構(gòu)以保護(hù)氧化鋅不被腐燭，或者在氧化鋅納米薄膜下面加一層散射層以增加光散射能力，促進(jìn)光的吸收等方法改善氧化鋅在染料敏化太陽能電池中的性能[1]。

1.3 ZnO在其他方面的應(yīng)用及其優(yōu)點(diǎn)

氧化鋅的用途十分廣泛，主要用于橡膠、油漆、涂料、印染、玻璃、醫(yī)藥、化工和陶瓷等工業(yè)。納米氧化鋅因其全新的納米特性體現(xiàn)出許多新的物理化學(xué)性能。納米氧化鋅除了作為微米級或亞微米級氧化鋅的替代產(chǎn)品外，在抗菌添加劑、防曬劑、催化劑與光催化劑、氣體傳感器、圖像記錄材料、吸波材料、導(dǎo)電材料、旱綺牧稀⑾鸞禾砑蛹戀刃碌撓τ貿(mào)『弦艙在或即將投入應(yīng)用。ZnO納米薄膜的導(dǎo)電性跟光生電子的濃度，和光生電子的傳輸率都有很大關(guān)系，其中光生電子的傳輸率又是取決于所制備氧化鋅的納米結(jié)構(gòu)的。如果氧化鋅薄膜中晶粒的尺寸較小，晶粒表面雜質(zhì)缺陷很少，并且晶粒的取向性好，分散性好，結(jié)晶度高，組織致密化程度高，那么光生電子在傳輸過程中就不容易散射，電子傳輸率就高，薄膜的導(dǎo)電性也就越好[2]。

1.4 ZnO的表面改性

在這些應(yīng)用過程中，大多是與有機(jī)物相混的，而氧化鋅作為無機(jī)物直接添加到有機(jī)物中有相當(dāng)大的困難：

① 顆粒表面能高，處于熱力學(xué)非穩(wěn)定狀態(tài)，極易聚集成團(tuán)，從而影響了納米顆粒的實(shí)際應(yīng)用效果；

② 氧化鋅表面親水疏油，呈強(qiáng)極性，在有機(jī)介質(zhì)中難于均勻分散，與基料之間沒有結(jié)合力，易造成界面缺陷，導(dǎo)致材料性能下降。所以，必須對納米氧化鋅進(jìn)行表面改性，以消除表面高能勢，調(diào)節(jié)疏水性，改善與有機(jī)基料之間的潤濕性和結(jié)合力，從而最大限度地提高材料性能和填充量，降低原料成本[3]。

本文主要是對改性過程中的主要條件變化進(jìn)行了試驗(yàn)研究，就改性前后的粉體進(jìn)行了必要的表征與分析。并將改性后的納米氧化鋅均勻地?fù)饺肓司郯滨ブ?，?shí)現(xiàn)了與有機(jī)聚合物的良好混合 在新開發(fā)的納米氧化鋅應(yīng)用中，大多是將氧化鋅直接混入有機(jī)物中，而把氧化鋅直接添加到有機(jī)物中有相當(dāng)大的困難，因此必須對納米氧化鋅進(jìn)行表面改性。以自制納米氧化鋅為原料，采用四氯化鈦為改性劑對其進(jìn)行了表面改性處理。

由表3.5 ZnO表面改性可知，通過TiCl4表面處理的氧化鋅，制成染料敏化太陽能的電池性能，光電轉(zhuǎn)化效率有明顯提高，其中摻雜0.005%石墨烯的光電轉(zhuǎn)化效率提高尤為明顯，為1.79%：摻雜0.005%石墨烯的效率比純氧化鋅高0.32%。由圖3.6表面處理 J-V曲線圖可知，經(jīng)過TiCl4表面處理的氧化鋅和摻雜石墨烯，發(fā)現(xiàn)摻雜0.005%石墨烯的光電轉(zhuǎn)化效率比純氧化鋅高2.03%。

參考文獻(xiàn)：

[1]才紅，納米氧化鋅的制備和表面改性，2000，365：993-1000.

篇5

關(guān)鍵詞：間接法氧化鋅；金屬鋅；氧化控制

中圖分類號(hào)：TQ33 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

普通氧化鋅包括直接法氧化鋅、間接法氧化鋅和濕法氧化鋅。其中直接法氧化鋅占10% ～ 20% ，間接法氧化鋅占70% ～ 80%， 而濕法氧化鋅只占1% ～2%。間接法出現(xiàn)于19世紀(jì)中葉， 法國使用金屬鋅在坩堝中高溫氣化， 并使鋅蒸氣氧化燃燒， 而收集到氧化鋅粉末， 因此也稱為“法國法”。工業(yè)上， 間接法生產(chǎn)氧化鋅是高溫下熔融液態(tài)鋅蒸發(fā)成鋅蒸氣， 進(jìn)而氧化生成氧化鋅。

間接法氧化鋅是是一種純度較高的氧化鋅產(chǎn)品，主成份氧化鋅一般都達(dá)到99.80%以上。高純度的氧化鋅是一種常用的化學(xué)添加劑，廣泛地應(yīng)用于塑料、硅酸鹽制品、合成橡膠、油、油漆涂料、藥膏、粘合劑、食品、電池、阻燃劑等產(chǎn)品的制作中。氧化鋅的能帶隙和激子束縛能較大，透明度高，有優(yōu)異的常溫發(fā)光性能，在半導(dǎo)體領(lǐng)域的液晶顯示器、薄膜晶體管、發(fā)光二極管等產(chǎn)品中均有應(yīng)用。

2009年，中國間接法氧化鋅產(chǎn)能達(dá)30萬噸，我國有色金屬行業(yè)采用鋅錠間接法生產(chǎn)高純度氧化鋅的企業(yè)主要有山東濰坊龍達(dá)鋅品廠、廣西柳州鋅品廠、葫蘆島鋅業(yè)股份公司、韶關(guān)冶煉廠、河北博奧納米材料有限公司、美鋅金屬、湖南水口山有色金屬公司等。間接法氧化鋅質(zhì)量一般執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T3185-92，產(chǎn)品晶型及物理性能與氧化的條件有關(guān)， 而產(chǎn)品的純度既受制于原料鋅純度，又受制于氧化過程控制參數(shù)。

間接氧化鋅生 產(chǎn)過程會(huì)偶發(fā)金屬鋅超標(biāo)質(zhì)量事故。氧化鋅中發(fā)生金屬鋅超標(biāo)事故一般不易及時(shí)發(fā)現(xiàn)，而且后處理過程長，有質(zhì)量缺陷的產(chǎn)品難予修復(fù)處理，影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，因此，分析探討間接法氧化鋅金屬鋅超標(biāo)原因及提出改進(jìn)方法具有重要的實(shí)踐意義。

1 間接法制備高純氧化鋅工藝流程

間接法生產(chǎn)高純氧化鋅，是基于鋅與鉛、鐵、銅等金屬的沸點(diǎn)不同，鋅被蒸發(fā)為鋅蒸氣易于氧化為氧化鋅，原料中鋅及雜質(zhì)金屬的沸點(diǎn)見表1。

間接法生產(chǎn)氧化鋅主要包括：鋅蒸氣的制備與貯存，鋅蒸氣的氧化，含氧化鋅高溫爐氣的輸送與冷卻和布袋收粉包裝等步驟。韶關(guān)冶煉廠間接法氧化鋅生產(chǎn)工藝流程見圖1。

2 鋅蒸氣氧化完全程度分析及改進(jìn)措施

鋅蒸氣與空氣中的氧接觸時(shí)，即進(jìn)行激烈的氧化反應(yīng)，生成白色粉狀固體氧化鋅，同時(shí)放出大量的熱，其反應(yīng)式是：

Zn（氣）+1/2O2ZnO（固）+Q（1）

驟集在分配室內(nèi)高溫高壓的鋅蒸氣通過噴嘴被分成若干股鋅蒸氣流以一定的壓力及速度從分配室頂部噴入氧化室，同時(shí)，在氧化室的爐壁分布若干扒渣門（進(jìn)風(fēng)口）用來吸入空氣以補(bǔ)充氧氣的消耗。鋅蒸氣及空氣在分配室、氧化室內(nèi)部走向如下圖2所示。鋅蒸氣噴入氧化室的瞬間即與吸入空氣中的氧充分反應(yīng)生成白色粉狀固體氧化鋅。

氧化鋅生成反應(yīng)是一個(gè)強(qiáng)烈的放熱反應(yīng)，鋅蒸氣的氧化過程控制是影響產(chǎn)物金屬鋅含量達(dá)標(biāo)的關(guān)鍵因素。

2.1鋅蒸氣噴發(fā)速度的影響

鋅蒸氣進(jìn)入分配室后，通過噴嘴噴入氧化室與空氣中的氧接觸氧化生成氧化鋅。鋅蒸氣噴發(fā)速度越大，鋅蒸氣瞬間濃度越大，鋅蒸氣與氧的接觸界面越小，氧化完全程度越小。相反，噴出速度太慢，鋅蒸氣不飽和，則有可能有部分鋅蒸氣在氧化之前已冷卻成鋅液霧滴，鋅的氧化越小。在工藝實(shí)踐中，常采用選擇噴嘴口徑來調(diào)整鋅蒸氣的噴出速度，鋅蒸氣噴出速度與氧化鋅含金屬鋅關(guān)系見圖3。

從圖3可以看出，鋅蒸氣噴出速度在8～10m/s，氧化較完全；當(dāng)鋅蒸氣噴出速度10m/s，同樣氧化不完全，也存在金屬鋅超標(biāo)。因此，控制鋅蒸氣噴出速度是保障鋅完全氧化的重要技術(shù)參數(shù)。

2.2 進(jìn)風(fēng)風(fēng)速及進(jìn)風(fēng)口高度的影響

鋅蒸氣在氧化室氧化所需的氧是通過與鋅蒸氣噴出位置對應(yīng)的扒渣門（進(jìn)風(fēng)口）吸入的空氣中而來，從理論上講，空氣中的氧與鋅蒸氣氧化接觸界面越大，氧化得越完全，工藝實(shí)踐中，在氧化室進(jìn)風(fēng)口上增加136×400mm的可調(diào)式進(jìn)風(fēng)口，用以增加氧化接觸界面，強(qiáng)化鋅蒸氣氧化，打開活動(dòng)進(jìn)風(fēng)口，增加了氧化接觸界面，氧化鋅批次合格率顯著上升。

2.3 噴嘴渣殼高度及積渣堆積高度的影響

氧化室內(nèi)噴嘴結(jié)渣越高，鋅蒸氣與氧的直接接觸面越小，氧化越不完全，氧化室內(nèi)堆積渣越多，也會(huì)有相關(guān)的不利的影響，同時(shí)會(huì)縮小了氧化室空間，影響鋅蒸氣氧化的完全程度。在工藝實(shí)踐中，鋅蒸氣從氧化室噴嘴噴出方向必須垂直向上，安裝噴嘴垂直并且端正；噴嘴口包狀渣不得高出100mm高，氧化室積渣必須及時(shí)扒出，改善氧化鋅生成的條件。

2.4 氧化室溫度的影響

鋅原子在高溫下動(dòng)能較大，原子運(yùn)動(dòng)加劇，碰撞機(jī)會(huì)較多，氧化不完全性增加，并使其變粗。反之，氧化室溫度過低，鋅蒸氣離開噴嘴在發(fā)生氧化反應(yīng)前，容易形成液霧珠，其表面會(huì)生成擬制氧化反應(yīng)的保護(hù)膜，不利于完全氧化。

工藝實(shí)踐中，氧化室溫度一般控制在950～980℃，既能保證氧化溫度條件，又能夠顯著節(jié)約鋅蒸氣準(zhǔn)備過程的能源消耗。

結(jié)語

間接法氧化鋅生產(chǎn)過程中，鋅蒸氣噴發(fā)速度、進(jìn)風(fēng)風(fēng)速、風(fēng)口高度、渣殼高度及氧化溫度均是影響氧化過程的重要技術(shù)參數(shù)，通過工藝實(shí)踐及控制條件探索，獲得最佳操作條件，可有效保障氧化鋅產(chǎn)品中金屬鋅含量達(dá)到質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)

[1]商連弟， 武換榮.氧化鋅生產(chǎn)方法及研究進(jìn)展[J].無機(jī)鹽工業(yè)，2008，40（3）： 4-7.

篇6

化學(xué)性防曬成分一般只能隔離紫外線中的UVB光波。女性若在防曬產(chǎn)品的配料中看到含有辛-甲氧肉桂酸(OMC)、Octocrylene、辛-水楊酸(OCS)、PABA(對-胺基苯甲酸)、辛-二甲基-對胺基苯甲酸(Padimate-0)、Oxybenzone(二苯甲酮-3)和Avobenzone(帕索1789),則表明該防曬產(chǎn)品屬于化學(xué)性防曬品。

物理性防曬成分主要包括二氧化鈦和氧化鋅。它們可在皮膚表層形成保護(hù)膜,使紫外線無法穿透皮膚表面。典型的物理性防曬成分呈白色、糊狀,且在接觸到水以后變成藍(lán)色。二氧化鈦是常見的物理性防曬成分,它可以隔絕波長為290～340納米的紫外線,但不能隔絕波長為340～400納米的UVA長光波,而UVA長光波會(huì)使女性的皮膚出現(xiàn)光老化。氧化鋅則能阻隔波長為290～380納米之間的紫外線,而且氧化鋅的性質(zhì)溫和而安全,能為皮膚提供周全的防護(hù)。

通過以上分析,可以得出這樣的結(jié)論,膚質(zhì)比較敏感的女性最好不要選擇化學(xué)性防曬產(chǎn)品。女性若需要長期暴曬在陽光下,最好選擇含有氧化鋅的物理性防曬產(chǎn)品,因?yàn)榇祟惍a(chǎn)品的防曬效果更好,能為皮膚提供更持久的保護(hù)。物理性防曬產(chǎn)品大多比較油膩,油性膚質(zhì)的女性要慎用。此外,女性在涂抹了物理性防曬產(chǎn)品,回到陰涼處之后應(yīng)立即清洗掉,讓皮膚能自由地呼吸,并要為皮膚補(bǔ)水保濕。

Tips

防曬不等于完全不見陽光

篇7

關(guān)鍵詞：納米；植物；發(fā)芽

基金項(xiàng)目：吉林省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目資助

中圖分類號(hào)： S129 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A DOI編號(hào)： 10.14025/ki.jlny.2017.05.010

隨著納米顆粒的廣泛使用，越來越多的納米粒子通過各種途徑進(jìn)入環(huán)境中，可能對人們的健康以及生態(tài)環(huán)境造成危害，植物作為自然界的生產(chǎn)者，也是生態(tài)系統(tǒng)最為重要的環(huán)節(jié)，納米粒子對植物的生長發(fā)育的影響，以及植物對納米材料的吸收積累都會(huì)對高營養(yǎng)級的生物產(chǎn)生不同程度的影響。

1對植物發(fā)芽率的影響

種子發(fā)芽是一種常用的試驗(yàn)植物毒性的方法，具有方法簡便，成本較低，試驗(yàn)快速等優(yōu)點(diǎn)。目前已有研究表明，納米微粒對植物的發(fā)芽率有一定的抑制作用。例如：納米TiO2對油菜、黃瓜和玉米的發(fā)芽率均有抑制作用。納米TiO2對油菜和黃瓜的發(fā)芽率影響比較微弱，而對玉米發(fā)芽率的抑制作用則是非常顯著的[1]。由組氨酸包被的金納米簇對辣椒的發(fā)芽率具有抑制作用[2]。也有研究者以玉米為受試植物，分別對ZnO納米顆粒和金納米顆粒進(jìn)行研究。以10～1000毫克/升的不同濃度梯度的ZnO納米顆粒處理玉米種子，得出結(jié)論：當(dāng)ZnO納米顆粒的濃度升高時(shí)，玉米種子的萌發(fā)率呈下降的趨勢。就金納米顆粒是否對玉米種子發(fā)芽率產(chǎn)生抑制作用的研究，發(fā)現(xiàn)用不同方法處理過的金納米顆粒對玉米種子的發(fā)芽率并沒有顯著影響。這是由于種皮對種子具有保護(hù)作用，可以防止外界污染物或病蟲害對種皮內(nèi)的胚胎發(fā)育產(chǎn)生影響，只有一些能夠通過種皮的細(xì)小微粒才能對胚胎產(chǎn)生影響，這可能是金納米顆粒對玉米種子萌發(fā)沒有抑制作用的原因。由于金屬和金屬氧化物納米顆粒的種類很多，因此，其對植物產(chǎn)生的影響也不盡相同，學(xué)者們對其產(chǎn)生的植物毒性以及是否存在植物毒性都具有爭議。

2對植物生物量和幼苗形態(tài)的影響

目前，由于納米微粒特殊的物理化學(xué)特性，納米材料對生態(tài)環(huán)境和生物生長發(fā)育方面的影響，受到了許多學(xué)者乃至政府的關(guān)注。目前已有很多學(xué)者對此進(jìn)行研究，得到結(jié)論：一般情況下，植物經(jīng)高濃度（1000～4000毫克/升）的納米微粒作用時(shí)，植物的生物量，幼苗形態(tài)，根伸長，根活力等生理生化指標(biāo)才會(huì)受到影響。例如：零價(jià)的Fe納米顆粒在（2000～5000毫克/升）時(shí)完全抑制麻，黑麥草和大麥的發(fā)芽；而ZnO納米顆粒在濃度為1000毫克/升時(shí)，可以將黑麥草根尖的所有細(xì)胞殺死。濃度為100毫克/升的CuO納米顆粒則可以抑制玉米幼苗根的生長。

有研究表明，納米顆粒對植物的生物量以及幼苗形態(tài)存在著抑制作用。有學(xué)者為了探究納米ZnO對植物的生長發(fā)育是否存在影響，分別用1000毫克/升納米ZnO顆粒和100毫克/升納米ZnO顆粒處理玉米幼苗，同時(shí)設(shè)置了對照組，發(fā)現(xiàn)100毫克/升納米氧化鋅的作用下根的生物量較對照組降低了48.4%，而1000毫克/升濃度的納米氧化鋅較對照組降低了87.5%，莖的生物量也有所降低，100毫克/升濃度下的納米氧化鋅顆粒較對照組降低了75%，而1000毫克/升濃度下莖的生物量較對照組降低了87.5%。在1000毫克/升的濃度下玉米幼苗葉的生物量降低的更為明顯，可以達(dá)到91.1%，100毫克/升濃度時(shí)，也能達(dá)到62.96%。鋅是人體必需的微量元素，同時(shí)也是植物生長必需的元素，然而過量的鋅對植物是有害的，對植物的生長產(chǎn)生抑制作用，具有一定的毒性效應(yīng)。隨著納米顆粒濃度的增加，受試玉米幼苗的葉子發(fā)黃較為嚴(yán)重。

3對植物生理生化的影響

納米材料對植物的發(fā)芽率，生物量，以及幼苗形態(tài)等均有不同程度的影響，那么，納米材料對植物的生理生化方面是否存在著某些作用？對此，很多W者做了大量研究，例如，Gao等發(fā)現(xiàn)將0.03%的TiO2納米顆粒懸液，噴灑在菠菜的葉片表面，結(jié)果發(fā)現(xiàn)TiO2納米顆粒懸液可以顯著的促其進(jìn)生長，從而得出結(jié)論，TiO2納米微粒懸液在促進(jìn)光吸收的同時(shí)還能增強(qiáng)菠菜體內(nèi)Rubisco酶活性，進(jìn)而提高光合作用的效率，促進(jìn)植物的生長[3]。植物為了使自己免于遭受活性氧化的傷害，都有自己的一套高度發(fā)雜的抗氧化防御系統(tǒng)，有多種抗氧化酶CAT、MDA，過氧化物酶以及低分子量抗氧化劑等。有學(xué)者觀察金納米顆粒對玉米和辣椒體內(nèi)的抗氧化酶的作用效果，來探究納米微粒對植物的一些酶活性的影響效應(yīng)。分別用通過檸檬酸還原的金納米顆粒、ESA包被的金納米簇以及組氨酸包被的金納米簇來處理玉米和辣椒幼苗。得到的結(jié)論是：隨著AuNCs@His處理濃度的增加，玉米體內(nèi)抗氧化酶的活性呈先上升后下降趨勢。當(dāng)AuNCs@BSA處理濃度增加，玉米地上部分抗氧化酶活性呈上升趨勢。三種納米材料對玉米根系的抗氧化酶活性沒有顯著影響，根系POD酶活性和MDA顯著低于對照組。由此可見，納米微粒對植物體內(nèi)酶活性具有一定的抑制作用。

4結(jié)語

研究表明，不同的納米粒子對植物的影響也不盡相同，對植物的發(fā)芽率、生物量、幼苗生長以及生理生化方面均具有抑制作用。納米微粒的毒性機(jī)制與外部的環(huán)境因素以及暴露時(shí)間有著不可忽視的關(guān)系。

參考文獻(xiàn)

[1]王鐸鋒.金納米顆粒對兩種植物的生物學(xué)效應(yīng)的研究[J].環(huán)境生態(tài)學(xué)，2014，（05）.

[2]于曉莉.幾種典型納米人工顆粒對高等植物的毒性效應(yīng)研究[J].環(huán)境科學(xué)，2010，（06）.

篇8

【關(guān)鍵詞】納米技術(shù)；精細(xì)化工；催化劑；添加劑

0.引言

納米技術(shù)是指使用納米材料的特殊性質(zhì)的技術(shù)，納米材料是指尺寸處于1-100nm的微小粒子組成的材料，這樣的微小粒子既不是微觀的原子簇，也不是宏觀物體，是出于微觀與宏觀之間的介觀系統(tǒng)，這種材料往往因?yàn)槠浔砻嫘?yīng)、量子尺寸效應(yīng)、體積效應(yīng)以及宏觀量子隧道效應(yīng)具有傳統(tǒng)物質(zhì)所不具備的特殊性質(zhì)。納米材料通常具有很高的特殊催化性，在冶金、涂料、精細(xì)化工等工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛。本文對納米技術(shù)在精細(xì)化工領(lǐng)域的應(yīng)用方法及特點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)的論述，為納米技術(shù)在精細(xì)化工領(lǐng)域的推廣應(yīng)用提供了有效的支撐。

1.納米技術(shù)在精細(xì)化工中的應(yīng)用

1.1納米材料的制備方法簡介

納米材料的制備通常包括機(jī)械法、物理法和化學(xué)法。機(jī)械法是指機(jī)械粉碎法和機(jī)械合金化法，其制作方法簡單、成本低，但顆粒不均勻，純度低；物理法是指溶液蒸發(fā)法和蒸發(fā)冷凝法，其制作方法較為復(fù)雜、成本較高，但粒度可控、純度很高、結(jié)晶組織好；化學(xué)法則是通過化學(xué)反應(yīng)制備納米材料，其粒度可控、純度很高，而且其成本不是很高、操作相對簡單，常用的有水熱法、沉淀法、溶膠-凝結(jié)法、化學(xué)氣相反應(yīng)法、微乳液法、有機(jī)配合前驅(qū)體法以及超重力沉淀法等。納米材料的制備方法很多，而且正在不斷的被發(fā)現(xiàn)，越來越多的制備更細(xì)顆粒、更好分散性的方法出現(xiàn)，為納米技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提供了較好的支撐。

1.2納米技術(shù)在催化方面的應(yīng)用探討

大量研究表明，納米催化劑的穩(wěn)定性好，催化效率高，如：在乙炔加氫反應(yīng)中，加入納米的Pb/TiO2作為催化劑，可以是乙炔的轉(zhuǎn)化率達(dá)到100%，并且使乙炔的選擇性達(dá)到80%以上；在液態(tài)加氫法制備2-氨基-4，6二氯苯酚時(shí)，采用納米Ni-B/SiO2作為催化劑，其催化效果明顯比其他Ni催化劑好得多，轉(zhuǎn)化率達(dá)到了100%，選擇性達(dá)到了98%。在化學(xué)電源領(lǐng)域，納米材料具有很好的電化學(xué)活性，作為電極能很好的減輕電池重量，如：納米二氧化錳作為鋰電池正極可以做成高能電池；納米的銀粉、鎳粉和二氧化鎳混合燒結(jié)體作為光化學(xué)電池的電極，效果遠(yuǎn)超過其它材料；碳管納米材料的奇異電學(xué)性能已經(jīng)廣泛應(yīng)用于場發(fā)射元件、鋰離子電池、燃料電池等。

另外，納米材料的光催化特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用與環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，如：（1）污水處理，硫化物或金屬氧化物的納米材料是半導(dǎo)體材料，其特殊的電子結(jié)構(gòu)可以通過氧化或還原反應(yīng)降解并礦化H2O、CO2、無機(jī)離子以及某些毒性較小的有機(jī)物等，其特點(diǎn)是分解完全，沒有二次污染、成本低、操作簡單，常見的納米催化劑材料有二氧化鎳、三氧化鋁、氧化鋅等，尤其是二氧化鎳對染料廢水、農(nóng)藥廢水的處理效果極好。

（2）空氣污染處理，納米催化材料對空氣中的硫氧化物和氮氧化物的處理效果極好，在汽車尾氣處理方面應(yīng)用廣泛，比傳統(tǒng)的貴金屬和稀土催化劑的效果好得多，尤其是貴金屬催化劑，價(jià)格昂貴。易失活，納米光催化劑成本低、穩(wěn)定性好，活性高，能有效的提高汽車尾氣中的一氧化碳、一氧化氮、碳化氫等物質(zhì)的轉(zhuǎn)化效率；另外，納米材料還用于陶瓷制品的除臭抗菌以及分解有機(jī)物等作用，也用于汽車或建筑玻璃的自潔等。

1.3納米技術(shù)在添加劑領(lǐng)域的應(yīng)用

納米技術(shù)在添加劑領(lǐng)域的作用也非常廣泛，通常是納米材料加入到其它物質(zhì)中，改變其它物質(zhì)的性質(zhì)，達(dá)到普通物質(zhì)所達(dá)不到的效果，常用的有：

（1）化妝品添加劑。將納米材料氧化鋅、二氧化鎳、氧化鐵作為添加劑可以提高化妝品的藥物利用率、增強(qiáng)抗菌作用，減輕對皮膚的刺激，而且自身無毒無味、化學(xué)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定，是目前化妝品領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

（2）黏合劑、劑和密封膠。納米二氧化硅作為添加劑，可以有效提高黏合劑等黏結(jié)效果、劑的效果和密封膠的密封效果。

（3）涂料。將納米材料加入到涂料中，可以有效的改善傳統(tǒng)涂料的性能，并使涂料具有新的功能，如納米氧化鋅添加劑可以使涂料具有吸收紅外線、屏蔽紫外線、殺菌防霉等效果，納米二氧化硅可以增加涂料的耐磨性、抗氧化性等。除此之外，納米材料還可增加橡膠的力學(xué)性能、硫化活性，改變塑料綜合力學(xué)性能、纖維的分散性、有機(jī)玻璃的沖擊韌性等。

另外，納米技術(shù)在醫(yī)藥領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用，可以提高藥效的吸收，降低藥物的不良反應(yīng)，還能有效的豐富制藥技術(shù)，提高藥物的效果。

2.結(jié)論

納米技術(shù)是一種新興的技術(shù)，納米材料具有一般材料所不具備的特性，在精細(xì)化工領(lǐng)域已經(jīng)取得了廣泛應(yīng)用，也為人類解決環(huán)境保護(hù)、能源合理開發(fā)利用提供了有效的新途徑。目前納米技術(shù)的推廣使用還受納米材料制備、納米改性技術(shù)工業(yè)化等限制，但隨著納米技術(shù)的發(fā)展和影響，納米技術(shù)在精細(xì)化工領(lǐng)域必然得到廣泛的使用。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

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篇9

化妝品作為一種特殊日用化工產(chǎn)品，由各種原料或添加劑經(jīng)過合理配方加工而成。因此，化妝品學(xué)也通常被認(rèn)為是一門交叉性很強(qiáng)的綜合學(xué)科，其主要涉及物理、化學(xué)、生物、生理、化工工藝、化工工程機(jī)械、醫(yī)藥衛(wèi)生、材料等多種學(xué)科。因此，在化妝品產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)過程中，將納米技術(shù)科研成果轉(zhuǎn)化并應(yīng)用到新的化妝品產(chǎn)品中，能從根本上大大提高化妝品的性能、科技含量及市場競爭力。正因?yàn)槿绱?，納米技術(shù)有望在未來的化妝品產(chǎn)業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。

納米無機(jī)材料在抗紫外線化妝品中的廣泛應(yīng)用，可以很好地克服有機(jī)紫外線吸收劑的缺點(diǎn)，提高物理防曬劑的防曬效果。

納米ZnO可采用固相反應(yīng)――高溫?zé)峤夥ā⒕鶆虺恋矸ǖ确椒▉碇苽?。納米ZnO粉末顆粒尺寸可小于1nm，可見光可以穿過粉末顆粒，其特點(diǎn)是滲透性和分散能力強(qiáng)，在化妝品和個(gè)人護(hù)理用品的配制中能充分發(fā)揮防曬能力。納米ZnO在陽光、尤其是在紫外線的照射下，在水和空氣(氧氣)中能自行分解出自由移動(dòng)的帶負(fù)電荷的電子，同時(shí)留下帶正電荷的空穴.這種空穴可以激活空氣中的氧變成活性氧，活性氧有極強(qiáng)的化學(xué)活性，能與包括細(xì)菌內(nèi)的有機(jī)物在內(nèi)的多種有機(jī)物發(fā)生氧化反應(yīng)，從而把大多數(shù)病菌和病毒殺死。據(jù)測定，納米ZnO的濃度為1％時(shí)，在5分鐘內(nèi)對金黃色葡萄球菌的殺菌率為98.86％，對大腸桿菌的殺菌率為99.93％。因此，在化妝品中添加納米ZnO，既能屏蔽紫外線，具有防曬功能，又能抗菌除臭。

納米SiOx為無機(jī)物，易于與化妝品其他組分配伍，無毒無味，不產(chǎn)生化學(xué)過敏。并且它本身是白色的，可以簡單地加以著色。尤其可貴的是，納米SiOx反射紫外線能力強(qiáng)，穩(wěn)定性好，被紫外線照射后不分解、不變色。也不會(huì)與配方中其他組分起化學(xué)反應(yīng)。因此。納米SiOx在防曬化妝品中得到了廣泛的應(yīng)用，目前，已經(jīng)成功地在染發(fā)油梳、油膏和防曬霜等產(chǎn)品中應(yīng)用納米SiOx，使得該類產(chǎn)品的性能獲得顯著的提高。

納米Ti02具有很好的散射和吸收紫外線的能力，它吸收紫外線的能力與顆粒尺寸密切相關(guān)。吸收波長為300nm的紫外線的最佳顆粒尺寸為50nm，波長增加時(shí)，最佳顆粒尺寸隨之增大，但吸收的絕對值減少。TiO2的顆粒尺寸越小，抗紫外線的能力越強(qiáng).同時(shí)也有使皮膚增白的效果。在化妝品中適當(dāng)增加納米TiO2的含量，可以顯著地提高防曬系數(shù)(SPF)，如含5％時(shí)SPF為15，含10％時(shí)SPF為30。納米TiO2防曬劑在UVB和UUVA處對紫外線的吸收都很強(qiáng)，其吸收效果遠(yuǎn)好于有機(jī)紫外吸收劑。納米TiO2基于光催化反應(yīng)使有機(jī)物分解而具有抗菌效果.在水和空氣的體系中，它在陽光，尤其是紫外線的照射下能夠自行分解出自由移動(dòng)的帶負(fù)電荷的電子和帶正電荷的空穴。發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)，形成電子一空穴對。吸附溶解在TiO2表面的氧俘獲電子形成O-2.而空穴則將吸附在TiO2表面的OH-和H2O氧化成HO-，生成的原子氧和氫氧自由基都有很強(qiáng)的化學(xué)活性，特別是原子氧能與多數(shù)有機(jī)物反應(yīng)(氧化)，同時(shí)能與細(xì)菌內(nèi)的有機(jī)物反應(yīng)，生成CO2和H2O，從而在短時(shí)間內(nèi)殺死細(xì)菌。

防曬劑的選擇是防曬化妝品配方的核心所在。傳統(tǒng)的防曬化妝品往往使用有機(jī)化合物作為紫外吸收劑，但是，為了盡可能保護(hù)皮膚不接觸紫外線，必須提高其添加量，而這樣就會(huì)增加產(chǎn)品成本，降低產(chǎn)品的安全性。與傳統(tǒng)的防曬化妝品相比納米防曬化妝品有顯著的優(yōu)越性，體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.更強(qiáng)的防曬性能：將二氧化鈦及氧化鋅納米化、超細(xì)化，在粉體表面包覆具有親水、親油功能基團(tuán)的表面化處理，以此提高粉體的適配性以及在不降低透明度的情況下顯著提高兩者的UvA屏蔽效果；

2.較弱的刺激性：傳統(tǒng)的有機(jī)防曬劑活性和刺激性較強(qiáng)，會(huì)對皮膚產(chǎn)生毒副作用，而納米無機(jī)材料克服了傳統(tǒng)配方的缺點(diǎn)，應(yīng)用非常安全；

篇10

靜紡納米紡織品的應(yīng)用

近年來，世界各國的消防員、軍人、警察這類高危工作群體不斷受益于醫(yī)療紡織品的進(jìn)步。在醫(yī)院的急診部里，每小時(shí)都在上演用醫(yī)用紡織品挽救病人生命的事例。醫(yī)用紡織品研究領(lǐng)域最新的突破之一就是納米紡織物止血技術(shù)。納米紡織品的應(yīng)用日趨普遍，在電紡納米纖維技術(shù)的基礎(chǔ)上研發(fā)出的納米止血技術(shù)使納米醫(yī)療紡織品得到進(jìn)一步發(fā)展。

靜電紡納米纖維給醫(yī)療行業(yè)帶來了巨大變革。然而，納米纖維網(wǎng)十分纖弱細(xì)微且不能獨(dú)立使用，只有配合傳統(tǒng)的敷料也就是電紡納米纖維涂層，才能充分發(fā)揮其功效。這種靜電紡納米纖維敷料可加強(qiáng)濕度管理并提供無可比擬的阻隔功能。除此以外，它還可協(xié)助控制排液。

聚合物溶液是將靜電紡絲做成非常細(xì)的纖維，然后收集在一個(gè)接地電極上?；镜撵o電紡裝置包括針噴嘴、高壓電源、紡絲液容器和電極收集器。靜電紡納米纖維技術(shù)也廣泛應(yīng)用于生物組織工程，用以修復(fù)、維護(hù)、替換或優(yōu)化某器官功能。靜電紡納米纖維氈用于燒傷創(chuàng)面，因?yàn)樗哂辛己玫募?xì)胞相容性，并有助于細(xì)胞的附著和生長。靜電紡納米纖維技術(shù)適用于常規(guī)的醫(yī)療治理。其發(fā)展成果也有利于術(shù)后病人的護(hù)理。

中國靜電紡納米纖維有望引領(lǐng)世界

中國青島大學(xué)依據(jù)器官再植的完整理論開發(fā)出靜電紡醫(yī)用膠止血技術(shù)，受到國際靜電紡納米纖維業(yè)界的好評。他們設(shè)計(jì)了一種氣流輔助原位靜電紡絲裝置，并已完成活體動(dòng)物肝臟止血試驗(yàn)。這個(gè)裝置將醫(yī)用膠原位電紡成納米纖維布，通過氣流輔助準(zhǔn)確地敷在創(chuàng)口處。該裝置試驗(yàn)結(jié)果安全，并可減少手術(shù)時(shí)間和醫(yī)療費(fèi)用。

然而，這個(gè)技術(shù)也存在諸多問題。將止血膠用于較大創(chuàng)面時(shí)，可能導(dǎo)致止血膜不均勻，易破裂，即有可能導(dǎo)致術(shù)后嚴(yán)重的充血或出血。盡管中國發(fā)明的靜電紡醫(yī)用止血膠布還沒完全進(jìn)入常規(guī)醫(yī)院市場，但業(yè)內(nèi)確信，經(jīng)研究人員繼續(xù)努力，攻克其缺陷，迅速商業(yè)化指日可待。

世界醫(yī)療業(yè)界已將納米纖維技術(shù)作為運(yùn)用到繃帶和海綿止血方法的一種手段。在此之前，人們常將一種可加速血液凝固的凝血酶做涂層附在醫(yī)用海綿上，以達(dá)到在幾分鐘內(nèi)控血和止血的效果。美國麻省理工學(xué)院（MIT）也發(fā)明了一種納米級涂層，它能速效止血。將這種特制的海綿投入到戰(zhàn)場或用到急診室里的消防員身上，可有效挽救生命。很多醫(yī)院已將此技術(shù)投入使用。當(dāng)需要時(shí)，醫(yī)療人員將保存在瓶子中的液體噴射在醫(yī)療海綿上。MIT還研究出含有單寧酸和止血酶的生物納米級涂層。其有效性有望成為戰(zhàn)場上使用的最佳選擇，同時(shí)也是常規(guī)工作場所的安全保障。盡管如此，中國的靜電紡納米纖維用途超出業(yè)界想象，其用途更為廣泛。

青島大學(xué)龍?jiān)茲山淌冢ㄒ簦┰陟o電紡氧化鋅納米纖維和光電設(shè)備上的研究已有巨大進(jìn)展。其研究團(tuán)隊(duì)已可用靜電紡制造出氧化鋅納米纖維及相關(guān)的光電設(shè)備。MIT緊追其后，也期望升級現(xiàn)有止血海綿，將止血涂層和抗菌膜相結(jié)合以達(dá)到防止感染的療效。