摘要
纳米氧化锌是一种面向2l世纪的新型高功能精细无机产品,其粒径介于l-100纳米。又称为超微细氧化锌。由于颗粒尺寸的细微化,比表面积急剧增加,使得纳米氧化锌产生了其本体块状材料所不具备的表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应等。因而,纳米氧化锌在磁、光、电、化学、物理学、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,在橡胶、涂料、油墨、颜填料、催化剂、高档化妆品以及医药等领域展示出广阔的应用前景。
纳米氧化锌由于其巨大的表面能,,,目前,国内外采用表面活性剂作为纳米粉体改性剂的研究工作并不少见.
本文采用水热合成法制备纳米氧化锌,通过在反应过程中加入复合型表面活性剂(油酸/十二烷基硫酸钠)对其进行表而修饰改性,改善纳米ZnO的水溶性和颗粒团聚的现象,制备出了粒径更小、分散性更好的纳米氧化锌.
关键词:纳米氧化锌;粒径;复合型表面活性剂
复合型表面活性剂对纳米氧化锌粒径和形貌的影响研究
前言
纳米技术的发展对世界经济的发展将起到推动作用。纳米材料的制备与性能研究有着十分重要的意义,而对于纳米材料的表面修饰是纳米材料制备、加工和应用过程中具有决定意义的关键技术。ZnO作为纳米化的半导体材料不仅具有宽频带、强吸收和“蓝移”现象,还能产生光学非线性响应,具有更优异的光电催化活性,在发光材料、非线性光学材料、光催化材料等方面也应用广泛。纳米氧化锌的化学法制备包括气相法、液相法和固相法,其中液相法对设备要求不高,成本低,产品纯度高,适于大规模生产。液相法主要有直接沉淀法和均匀沉淀法,其中在直接沉淀法基础上又发展了用表面活性剂对纳米氧化锌进行表面改性的方法[1]。目前已有多种不同用途的纳米ZnO的合成方法,但是没有很好解决纳米ZnO由于粒径小、表面能大等因素引起的团聚问题;另一方面ZnO的水溶性差,难以均匀分散在水溶液中,为此需要对无机粉体表面进行修饰,以解决团聚和相容性问题。当纳米材料表面原子与有机或无机分子形成化学键后,在前者表面生成一层包覆物,改变颗粒的表面状态,从而改善或改变粉末的分散性和稳定性。另外,如果选择具有特定功能的包覆材料还可以通过复合从而赋予材料新的功能,从而大大提高材料的附加值。
纳米材料由于其独特的结构和性能引起了人们极大关注和浓厚兴趣,其中纳米氧化锌为直接带隙的宽带半导体材料,在光电转换、光电子器件、平面显示、图像记忆材料、催化剂、抗菌剂和防晒剂等诸多方面具有广阔的应用前景[2]。
1 文献综述
纳米材料的简介
纳米材料是纳米级结构材料的简称,狭义是指纳米颗粒构成的固体材料,其中纳米颗粒的尺寸最多不超过100 nm。广义是指微观结构至少在一维方向上受纳米尺度(1~100 nm)限制的各种固体超细材料,目前人们已经制造了各种各样的纳米材料,使人们的生活和工作发生了质的飞跃[3]。
纳米技术是20世纪80年代末诞生并正迅速崛起的新技术,是指通过一定的微细加工方式,直接操纵原子、分子或原子团、分子团,使其重新排列结合,形成新的具有纳米尺度的物质或结构,并研究其特性,由此制造具有新功能的器件、机器以及其他各个方面的应用的科学与技术。纳米材料又称为超微颗粒材料,纳米材料是纳米科技发展的重要基础,是纳米科技最为重要的研究领域。纳米材料由纳米粒子组成,结晶粒度为纳米级的多晶材料,即三维空间尺寸至少有一维处于纳米量级。纳米材料一般分为纳米颗粒、纳米薄膜(多层膜和颗粒膜)和纳米固体。纳米材料因其物质颗粒接近原子大小,此时材料的量子效应开始影响到物质的性能和结构,使其具有表面与界面效应、体积(小尺寸)效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应。纳米材料在机械性能、磁、光、电、热等方面与普通材料有很大的不同,具有辐射、吸收、催化、吸附及二元协同性等新特性。纳米材料的这些特性对水体中的某些污染物有独特的作用,使传统水处理技术发生突破性进展,为现代水处理新技术注入新的活力[4]。
纳米材料的主要特点就是尺寸缩小、精度提高。纳米材料的重要意义最主要体现就是在这样一个尺寸范围内,其所研究的物质对象将产生许多既不同于宏观物体也不同于单个原子、分子的奇异性质,或对原有性质有十分显著的改进和提高。导致纳米材料产生奇异性能的主要领域应有:比表面效应、小尺寸效应、界面效应和宏观量子效应等。这些效应使纳米体系的光、电、热、磁等的物理性质与常规材料不同,出现许多新奇特性。如光吸收显著增加,金属熔点降低,增强微波吸收等。
纳米材料超细的晶粒、高浓度晶界以及晶界原子邻近状况决定了它们具有明显区别于无定形态,普通多晶和单晶的特异性能。有统计资料显示纳米材料
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