1 普通氧化锌的生产工艺及制备方法进展
普通氧化锌包括直接法氧化锌、间接法氧化锌和湿法氧化锌。其中直接法氧化锌占10% -20%，间接法氧化锌占70%气80%，而湿法氧化锌只占1%-2%。
直接法也称“韦氏炉”法，因首先出现在美国，又称“美国法”。直接法生产氧化锌，优点是成本较低，热效率高。含锌的原料在1000-1200℃下，被含碳物质(主要是煤)还原。锌原料的含锌质量分数在60%-70%。反应设备一般选用回转窑。常用的回转窑长30m，直径2.5 m左右。燃烧气中含有的锌蒸气和CO，可导入氧化设备，使氧化反应进行完全，再经过热交换器，冷却后进入布袋分离器，以收集成品。直接法生产的氧化锌为针状结构，是工业等级氧化锌。直接法氧化锌因含有未能完全分离的杂质，白度也较差，但因价格较低而有一定的销路。
间接法出现于19世纪中叶，法国使用金属锌在坩埚中高温气化，并使锌蒸气氧化燃烧，而收集到氧化锌粉末，因此也称为“法国法”。工业上，间接法生产ZnO是先将锌块在高温下熔融而蒸发成锌蒸气，进而氧化生成ZnO。产品品型及物理性能与氧化的条件有关，而产品的纯度与所用的锌块纯度有关。
间接法也可使用锌渣等低规格的含锌原料，但需要采用气-液相的分离技术，预先分离出Cd，Pb，Fe及Al等杂质，以提高锌蒸气的纯度。除去杂质的措施如下：1)采用坩埚法或马弗炉法，使不易蒸发的Fe和Pb等杂质成渣而分离；2)采用分馏法，使高温蒸发的原料蒸气中的Cd，Pb，Fe，Al及Cu等杂质在通过由碳化硅材料制成的分馏塔板时得以分离；3)采用二室炉分离法，原料预先在一室炉中分离杂质，进入第二室后，在无氧存在的条件下进行蒸馏，以提高锌蒸气的纯度，如纯度不够，还可以继续用分馏法分离少量的Pb；4)采用回转窑法，在回转窑中使物料熔化、蒸馏，并有部分氧化，可控制温度、CO2及O2的分压等操作条件，以减少Pb杂质的含量，还可控制生成的氧化锌的颗粒和晶体形状。
间接法生产的氧化锌为无定形，可制成光敏氧化锌、彩电玻壳用氧化锌、药用氧化锌及饲料级氧化锌等。
湿法是以ZnSO4或ZnCl2为原料，经去除杂质，加入Na2CO3溶液，生成Zn2(OH)2CO3沉淀，再经过漂洗、过滤、干燥，将所得干粉焙烧得ZnO。所制得的ZnO具有较大的比表面积，所以也有称其为活性ZnO。其反应式如下：
ZnSO4+Na2CO3→ZnCO3+N a2SO4
沉淀中可能含有一定量的Zn(OH)2，焙烧后释放出CO2和水蒸气，而得到ZnO。
2 活性氧化锌生产方法及改进
2.1 有机化合物的碱性还原法
1951年日本特许公报昭26-113报道了这种方法。即用有机化合物的碱性还原废锌，再用水洗净，加热到高温，单独或混以少量的硫，生产适合橡胶填料用的活性氧化锌。
2.2 通入二氧化碳的方法
奥地利专利报道了这种方法。即在充满含水蒸气的二氧化碳的密闭容器中，加入高纯大粒子的氧化锌(例如湿法制得的氧化锌)，温度保持在常温以上，使氧化锌转化为碱式碳酸锌，然后再加热分解，可以得到粒径0.05μm左右的活性氧化锌。
2.3 草酸锌分解法
1958年，在天津橡胶三厂化验室，中国首次试制出活性氧化锌。制备方法是将草酸铵和氯化锌两种溶液分别加热到70℃，再将氯化锌加入到草酸铵溶液中，得到很细的草酸锌沉淀，然后将沉淀洗涤、干燥，再在400℃焙烧100 min，得到活性氧化锌。该法的缺点是草酸铵价格太贵，不适合工业性生产。
2.4 碱法
波兰专利报道了碱法的工业生产情况。6.5m3质量分数为42%的氢氧化钠，在2 h内加入到含2000 kg锌、720 kg硝酸钠(用作氧化剂)和10m3水的混合物中。在90℃下，8 h后锌完全溶解。然后降温至30℃，通入二氧化碳，过滤氧化锌和氢氧化锌沉淀，干燥、焙烧，得到活性氧化锌。
商连弟等研究了用镀锌废渣制备活性氧化锌。首先用硫酸溶解镀锌废渣，除去铁、铜、锰等，再用碳酸铵中和，过滤、水洗、烘干、焙烧，制备出比表面积40.5m2/g的活性氧化锌。
2.5 添加甲醇和水玻璃法
苏联发明证书介绍，溶解锌盐于水中，同氢氧化钠混合搅拌，加入甲醇，再加入工业水玻璃(Na2SiO3)。将生成的沉淀物滤出，水洗、干燥。得到的活性氧化锌比普通氧化锌颗粒细得多，用于橡胶中能提高硫化速度2倍。
2.6 大比表面积活性氧化锌的制备方法
根据美国专利2888323报道，将氯化锌或硫酸锌溶解在甲醇或丙醇中，在0℃左右通入氨气，生成氢氧化锌沉淀，沉淀用甲醇洗涤。所得到的活性氧化锌经X射线衍射分析，比表面积达600m2/g。
另据西德专利报道，碱金属碳酸盐或碱金属氢氧化物溶液与锌盐溶液反应，生成物在4 50-900℃喷雾干燥，得到比表面积为100-130 m2/g和表观密度为400-600g/L的活性氧化锌。
2.7 碳酸钠法
将一定浓度的碳酸钠溶液加到一定浓度的硫酸锌(或氯化锌)溶液中，生成碱式碳酸锌沉淀。然后过滤、洗涤、干燥，在450-650℃下焙烧得到活性氧化锌。产品活性氧化锌中含有很少的二氧化碳和质量分数1%左右的水分。此方法是20世纪70-80年代国内外生产活性氧化锌的重要方法。
2.8 碳酸氢铵法
此法的要点是各种含锌原料用稀硫酸浸取。制得的硫酸锌溶液经净化，除去铁、锰等杂质。净化后的硫酸锌溶液，同廉价的碳酸氢铵和氨水(少量)反应，生成碱式碳酸锌沉淀。然后洗涤沉淀，再经干燥和焙烧，得到活性氧化锌产品。该生产方法使用的碳酸氢铵价格比较便宜，成本低廉。
3 纳米氧化锌的生产及研究进展
3.1 固相法
张永康等以Na2CO2和ZnSO4·7H2O为原料，分别研磨，再混合研磨，进行室温固相反应，首先合成前躯体ZnCO3，然后于200℃热分解，用去离子水和无水乙醇洗涤，过滤、干燥后制得纯净的ZnO产品，粒径介于6.0-12.7nm。也有人以草酸和醋酸锌为原料，用室温固相反应首先制备前驱物二水合草酸锌，然后在微波场辐射分解得到纳米氧化锌，平均粒径约8 nm。室温固相反应法，实验设备简单，工艺流程短，操作方便，至今未见工业化生产的报道。
3.2 气相法
气相法又可分为气体中蒸发法(电阻加热法、高频感应加热法、等离子体加热法、电子束加热法和激光加热法等)、化学气相反应法、化学气相凝聚法和溅射法等。
1)激光加热气相沉积法
采用激光蒸发、凝聚技术，在极短时间内使金属产生高密度蒸气，形成定向高速金属蒸气流。然后用金属蒸气与氧气反应而制备出粒径为10-20nm的ZnO。此种方法具有能量转换效率高、可精确控制的优点，但成本较高，产率低，难以实现工业化生产。
2)化学气相氧化反应法
孙志刚等以氧气为氧源，锌粉为原料，在高温(550℃)下以氮气作载气，进行氧化反应。该法制得的纳米氧化锌，粒径介于10-20 nm，产品单分散性好，但产品纯度低，有原料金属锌粉残存。
3.3 液相法
3.3.1 直接沉淀法
直接沉淀法是在包含一种或多种离子的可溶性盐溶液中加入沉淀剂，于一定条件下生成沉淀，经过滤分离，洗去杂质离子，沉淀经热分解得到纳米氧化锌。常用的沉淀剂为氨水、碳酸铵和草酸铵。选用不同的沉淀剂，反应机理不同，得到的沉淀产物不同，故热分解温度不同。
1)以氨水作沉淀剂
Zn2++2NH3·H2O=Zn(OH)2+2NH4+
Zn(OH)2=ZnO+H2O
2)以碳酸铵作沉淀剂
2n2++(NH4)2CO3=ZnCO3+2NH4+
ZnCO3=ZnO+CO2
直接沉淀法操作简便易行，对设备、技术要求不高，成本较低，但粒径分布较宽，分散性较差，洗除原溶液中的杂质离子较困难。
3.3.2 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离子从溶液中缓慢均匀地释放出来。加入的沉淀剂不直接与被沉淀物质发生反应，而是通过化学反应使沉淀剂在整个溶液中均匀缓慢地析出。该法得到的粒子粒径分布较狭窄，分散性好，有利于工业化生产。常用的沉淀剂有尿素和六亚甲基四胺。其反应原理如下：
1)以尿素作沉淀剂
CO(NH2)2+3H2O=CO2+2NH3·H2O
Zn2++2NH3·H2O=Zn(OH)2+2NH4+
Zn(OH)2=ZnO+H2O
2)六亚甲基四胺作沉淀剂
(CH2)6N4+10H2O=6HCHO+4NH3·H2O
Zn2++2NH3·H2O=Zn(OH)2+2NH4+
Zn(OH)2=ZnO+H2O
均匀沉淀法制备的纳米粒子细小，而且分布均匀，分散性好，但反应时间长，效率不高。
3.3.3 超重力法
刘建伟等以氨气和硝酸锌为原料，在超重机中进行逆流接触，制备出晶粒均匀、细微的纳米粒子前驱体，然后再经过滤、清洗、干燥、焙烧得到纳米粒子。超重力反应沉淀法具有传统直接沉淀法的优点，并且在一定程度上克服了传统直接沉淀法中微观混合不均、前驱体粒子不够细化、粒度分布不均等缺点。由于超重力技术强化了传质-反应过程，因此生产能力大，易于工业放大。
3.3.4 水热合成法
水热合成法是利用高压反应器，使锌盐与沉淀剂反应生成前驱体，以及前驱体脱水生成ZnO晶粒，其关键就是在高温高压下使生成前驱体与前驱体脱水分解两个过程同时完成。李汶军等采用不同的锌盐溶液和碱(NH3·H2O，KOH)，在较高反应温度下(250℃)制得了呈六方晶型的纳米ZnO。
水热法制备的纳米氧化锌颗粒结晶完好，且工艺相对简单，无需高温焙烧。但是粒子的粒径较大，分布宽，易团聚，又容易引入杂质。由于反应要求较高的温度和压力，故对设备要求苛刻，而且生成周期长，连续性差。
3.3.5 沉淀转化法
晋传贵等在前驱体合成阶段，向硫酸锌溶液中加入适量NaOH溶液，然后再加入NH4HCO 3，其目的在于控制液相中游离Zn2+浓度最低。通过沉淀转化反应，使其成核速度大于晶体生长速度。再采用先焙烧、后洗涤的方法，可得粒径为10-20nm的ZnO。此法对合成设备要求不高，成本也较低，工业前景看好。
3.3.6 溶胶-凝胶法
溶胶-凝胶法是将金属醇盐或无机盐溶于水或有机溶剂，在低温下通过水解、聚合等化学反应，形成含纳米粒子的溶胶，再转化为具有一定空间结构的凝胶。然后经过适当热处理或减压干燥，制备出相应的粉末的方法。E.A.Meulenkamp用此法制备了粒径小于10 am的Z nO纳米粒子。此法的优点是反应过程易控制，处理温度低，粒径分布窄，纯度高，纳米颗粒分散均匀。但成本昂贵，周期长，产量小，热处理时易团聚，且污染环境，难以实现大规模工业生产。
3.3.7 其他方法
其他还有水解法、超声辐射沉淀法、微波辐射法、氧化热爆分解法和沉淀-分散等生产方法。
4 展望
目前，世界上有多个国家进行了纳米氧化锌合成技术的研究。其中以日、美、德、韩等国家的研究成果较为突出，尤其是日本。中国这方面的报道最早于20世纪80-90年代，产品的粒子在50nm，当时叫活性氧化锌。现已有纳米氧化锌的中试报道。中国纳米氧化锌的年需求量在不断增加，纳米氧化锌的各种生产方法各有其优缺点。如：溶胶-凝胶法，所得产物纯度高、均匀度好，但成本太高，工业化价值不大；微乳液法得到的产品粒径小而且难以控制，杂质多，团聚严重，质量差；有的利用草酸均匀沉淀法制备出了粒径小于80nm的氧化锌，现已工业化生产，该法使用草酸生产控制难度大，产量低，仍然有粉体团聚问题，生产成本也高。
目前纳米氧化锌的制备技术已经取得了一些突破，在国内形成了生产厂家。但是纳米氧化锌的表面改性、粒度分布及应用技术尚未完全成熟，其应用领域的开拓受到了较大的限制，并制约了该产业的形成与发展。虽然近年来在纳米氧化锌的应用方面取得了较大的进展，但与发达国家的应用水平以及纳米氧化锌潜在的应用前景相比，还有许多研究工作要做
氧化锌制备工艺 2008-06-04 12:21阅读(4)评 论(0) D0208、氧化锌制备工艺(本技术资料含国家发明专利、实用新型专利、科研成果、技术文献、技术说明书、技术配方、技术关键、工艺 流程等，全套价格26 0元) （氧化锌*制备氧化锌*制取氧化锌*生产氧化锌*开发氧化锌*研究） （氧化锌制备氧化锌制取氧化锌生产 氧化锌开发氧化锌研究） 1、氨法制取氧化锌方法 2、氨浸法生产低堆积密度纳米氧化锌的方法 3、氨水·碳铵联合浸取络合制备高纯度活性氧化锌的方法 4、氨水循环络合法生产高纯度活性氧化锌的工艺 5、表面包覆金属钛或铝化合物的纳米氧化锌粉体及制备方法 6、表面改性的纳米氧化锌水分散体及其制备方法和用途 7、超声波-微波联合法
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四针状氧化锌晶须（简介、特性、用途、研究） 晶须是指以单晶形式生长的、形状类似短纤维，而尺寸远小于短纤维的须状单晶体，由于晶须在结晶时原子结构排列高度有序，直径小到难容纳那种存在于大晶体中的缺陷，如颗粒界面、空洞、位错及结构不完整等，使晶须的强度接近完整晶体的理论值，是一种力学性能十分优异的新型复合材料补强增韧剂。 简介 四针状氧化锌晶须于20世纪四针状氧化锌晶须40年代被发现，最早由日本松下产业于1989年研制成功。四针状氧化锌晶须外观呈白色疏松状粉体，微观为三维四针状立体结构，即晶须有一核心，从核心径向方向伸展出四根针状晶体，每根针状体均为单晶体微纤维，任两根针状体的夹角为109°。晶须的中心体直径0.7～1.4μm，针状体根部直径0.5～14μm，针状体长度为3～200μm，电子衍射图像显示晶须具有位错小、晶格缺陷少的单晶性；原子吸收光谱显示晶须杂质含量少，氧化锌含量为99.95%，因此近似于单晶。它是迄今所有晶须中唯一具有空间立体结构的晶须，因其独特的立体四针状三维结构，很容易实现在基体材料中的均匀分布，从而各向同性地改善材料的物理性能，同时赋予材料多种独特的功能特性。它具有普通氧化锌所无法比拟的优良性能。如耐磨、增强、减振、防滑、降噪、吸波、抗老化、抗静电、抗菌等性能，可广泛用于国防、电子、化工、轻工、交通等国民经济领域，被称为２１世纪的重要新材料。 主要特性 1．超高强度：四针状氧化锌晶须为单晶体铅锌矿结构，几乎没有结构缺陷，属于理想的结晶体，具有极高的力学强度和弹性模量：拉伸强度和弹性模量分别达到1.0×104MPa 和3.5×105MPa，接近理论强度值。 2．各向同性：特殊的立体四针状结构，使其在具有完全各向同性的增强、改性作用，保证了材料和制品在力学性能、尺寸均匀性、热收缩、热变形和其它使用性能等方面的各向同性。 3．优异的耐热性：氧化锌的熔点高于1800℃，四针状氧化锌晶须可耐1720℃的高温（高于此温度可能升华），常压下空气中1000℃以上可能导致部分尖端纳米结构受损。 4．可调的电学性能：氧化锌属于N-型半导体，可以通过掺杂等手段控制其导电、压电、压敏等电学性能。 5．纳米半导体活性：由于结构的特殊性，使其表现出特殊的尖端纳米活性；由于非严格化学配比的半导体特性，使其具有释放活性氧的作用；宏观表现为高效、广谱、持久的抗菌和环境净化作用。 主要用途 1．高分子材料抗静电剂（白色性、高效性、永久性，兼增强性、耐磨性等）； 2．耐磨防滑材料（如高档橡胶轮胎、刹车片、耐磨齿轮、橡胶传送带等）； 3．微波吸收材料（吸波隐身、微波热转换、抗电磁波干扰、抗微波辐射等）； 4．减振降噪材料（结构减振、工业减振、隔音降噪材料）； 5．陶瓷增韧材料（工艺陶瓷、结构陶瓷、特种陶瓷）； 6．复合增强材料（改善力学性能、加工性能、强度和弹性模量）； 7．抗菌防藻复合材料（家电、日用品、纺织品、涂料）； 8．甲醛及多种有机物分解材料（装饰材料、室内空气治理）。
纳米氧化锌综述 概述 纳米氧化锌是一种多功能性的新型无机材料，晶体为六方结构，其颗粒大小约在1～100纳米。纳米氧化锌由于颗粒小、比表面积大而具有许多其表面电子结构和晶体结构发生变化，产生了宏观物体所不具有的特殊的性质，呈现表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观隧道效应以及高透明度、高分散性等特点[1]。近年来发现它在催化、光学、磁学、力学等方面展现出许多特殊功能，使其在陶瓷、化工、电子、光学、生物、医药等许多领域有重要的应用价值，具有普通氧化锌所无法比较的特殊性和用途。纳米氧化锌在纺织领域可用于紫外光遮蔽材料、抗菌剂、荧光材料、光催化材料等。由于纳米氧化锌一系列的优异性和十分诱人的应用前景，因此研发纳米氧化锌已成为许多科技人员关注的焦点。 纳米氧化锌的性质 纳米氧化锌是一种半导体催化剂的电子结构，在光照射下，当一个具有一定能量的光子或者具有超过这个半导体带隙能量Eg的光子射入半导体时，一个电子从价带NB激发到导带CB，而留下了一个空穴。激发态的导带电子和价带空穴能够重新结合消除输入的能量和热，电子在材料的表面态被捕捉，价态电子跃迁到导带，价带的孔穴把周围环境中的羟基电子抢夺过来使羟基变成自由基，作为强氧化剂而完成对有机物（或含氯）的降解，将病菌和病毒杀死[2]。 纳米氧化锌的制备 1.纳米氧化锌的液相化学制备技术 除了能够准确控制粒子的化学组成外，液相法与其它化学制备技术相比还具有设备简单、批量大、原料易得、相对来说粒子大小集中、晶相结构及形状容易控制、产物活性好、成本低等特点。液相法可以分为沉淀法、溶胶-凝胶法、微乳液法、水热合成法、溶剂蒸发法等。 1．1化学沉淀法 1．1．1直接沉淀法 直接沉淀法是直接混合制备氧化锌的锌盐与沉淀剂溶液的方法，特点是条件易于控制，操作简单，适于大批量制备粉体材料，其缺点是副产物离子的洗涤较困难，且产物粒径分布较宽，干燥过程中粒子易于团聚。郭志峰等[3]向乙酸锌溶液滴加草酸，同时搅拌，伴有草酸锌沉淀生成。将沉淀物送入烘箱烘干，烘干的草酸锌粉末置洗净坩埚中，在箱式电阻炉中反应，制得氧化锌晶体。 1．1．2 均匀沉淀法 均匀沉淀法是将反应物之一通过化学反应缓慢释放出来并导致沉淀反应发生的技术，因此混合反应物溶液沉淀反应并不立即发生。其特点是避免了直接沉淀法中的局部过浓，从而大大降低沉淀反应的过饱和度。洪若瑜等[4]采用连续微波加热用硫酸锌和尿素制备了粒径为8～30nm的纳米氧化锌。 1．2溶胶-凝胶法 溶胶-凝胶法是以无机盐或金属醇盐为前驱物，经水解缩聚过程逐渐胶化，然后作相应处理得到所需纳米粉体，方法多采用有机溶剂。该方法合成的粉体纯度高，化学成分均匀，颗粒度小且分布范围窄。溶液的pH值、浓度、反应时间及温度均是影响溶胶-凝胶质量的主要因素。 Tianbao Du等[5]采用溶胶-凝胶浸渍涂布技术制备了氧化锌半导体薄膜，他 们以耐热玻璃为模板，在不断搅拌中把模板加入Zn( CH 3C00) 2 /乙醇溶液中，取出
中国组织工程研究第16卷第3期 2012–01–15出版 Chinese Journal of Tissue Engineering Research January 15, 2012 Vol.16, No.3 ISSN 1673-8225 CN 21-1581/R CODEN: ZLKHAH 527 纳米氧化锌抗菌性能及机制*★◆ 胡占江1，赵忠1，王雪梅2 Antibacterial properties and mechanism of nano-zinc oxide Hu Zhan-jiang1, Zhao Zhong1, Wang Xue-mei2 Abstract BACKGROUND: The zinc oxide has a good biocompatibility, security and long effectiveness, and can be used as a type of antibacterial material of active oxide category. OBJECTIVE: To summarize the antibacterial properties and mechanism of nano-zinc oxide (nano-ZnO). METHODS: A computer-based online search of related papers from December 1995 to February 2011 was performed in Elsevier (Science Direct) and Web of Science databases using the key words of “antibacterial properties of nano-ZnO” in English, and in CNKI and Wanfang databases using the key words of “antibacterial properties of nano-ZnO” in Chinese. Totally 75 literatures were selected. RESULTS AND CONCLUSION: The nano-ZnO has a strong bactericidal property in many fields. It can replace other materials of active oxide category based on its good biocompatibility, security and long effectiveness. The antibacterial properties and mechanism of nano-ZnO were summarized in this study from the sides of modified antibacterial properties and the effects of morphology and structure of nano-ZnO on antibacterial properties. However, more studies are in need to solve how to improve the utilization and antibacterial properties, and to expand the applications of nano-ZnO in antibacterial and other fields. Hu ZJ, Zhao Z, Wang XM. Antibacterial properties and mechanism of nano-zinc oxide. Zhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu. 2012;16(3):527-530. [https://www.doczj.com/doc/172052414.html, https://www.doczj.com/doc/172052414.html,] 摘要 背景：氧化锌作为一种活性氧化物类抗菌材料，拥有良好的生物相容性、安全性以及长效性。 目的：总结纳米氧化锌的抗菌性能及其抗菌机制。 方法：应用计算机检索1995-12/2011-02 Elsevier (ScienceDirect)及Web of Science期刊引文索引数据库相关文章，检索 词为“antibacterial properties of nano-zinc oxide”，并限定文章语言种类为English。同时计算机检索1995-12/2011-02 CNKI 学术总库及万方数据库相关文章，检索词为“纳米氧化锌抗菌性能”，并限定文章语言种类为中文。共检索到文献75篇。 结果与结论：纳米氧化锌在很多方面的杀菌性能都很强，并且由于其良好的生物相容性、安全性以及长效性，可以取代医学 上其他活性氧化物抗菌材料。文章从纳米氧化锌抗菌性能改性，以及形貌与结构对抗菌性的影响等方面，详细总结了纳米氧 化锌的抗菌性能及其抗菌机制，但是如何提高纳米氧化锌的利用率和杀菌性能，如何使纳米氧化锌应用于更多细菌的抑制或 更广阔的领域，都需要人们的继续努力。 关键词：纳米氧化锌；抗菌材料；抗菌机制；生物材料；综述文献 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2012.03.033 胡占江，赵忠，王雪梅．纳米氧化锌抗菌性能及机制[J].中国组织工程研究，2012，16(3):527-530. [https://www.doczj.com/doc/172052414.html, https://www.doczj.com/doc/172052414.html,] 0 引言 近年来随着资源的过度开发，环境破坏日益严重，由此导致各种致病细菌、真菌和病毒引起的疾病(例如非典，禽流感，猪流感等)严重威胁着人类的健康，因此，各种抗菌材料(也称抗菌剂)成为医学研究的重点。其中无机抗菌材料由于其优良的安全性、耐久性、缓释性和化学稳定性，且使用方便，得到了越来越重要的应用。目前应用比较广泛的无机抗菌材料主要有：银系抗菌材料、金属离子抗菌材料、光催化抗菌材料、活性氧化物类抗菌材料等。活性氧化物类抗菌材料拥有良好的生物相容性、安全性以及长效性，越来越受到青睐。对于活性氧化物抗菌材料的研究，人们最先关注的是以氧 化锌(ZnO)、氧化钙、氧化镁为代表的活性氧化 物，发现它们都具有良好的抗菌性，甚至较低浓 度的氧化物在无光条件下也显示出了优异的抗 菌性能。ZnO是一种宽禁带Ⅱ，Ⅵ族化合物半导 体材料，具有规整的六角形纤锌矿结构，本身为 白色，稳定性好，高温下不变色、不分解、价格 低廉、资源丰富，己成为无机抗菌剂研究的热点 之一。关于ZnO抗菌性能的研究[1]，称ZnO的光催 化活性甚至强于二氧化钛，在很多方面，ZnO完 全可以作为二氧化钛的替代材料。二氧化钛在未 进行紫外光照射时是一种生物兼容性很好的材 料，但是经使用UVA进行照射后，又可以显示出 极强的细胞毒性[2-3]。因此，与二氧化钛相比ZnO 更具有实用价值。 1Key Laboratory for Magnetism and Magnetic Materials of the Ministry of Education, School of Physical Science and Technology, Lanzhou University, Lanzhou 730000, Gansu Province, China; 2School of Stomatology, Lanzhou University, Lanzhou 730000, Gansu Province, China Hu Zhan-jiang★, Master, Key Laboratory for Magnetism and Magnetic Materials of the Ministry of Education, School of Physical Science and Technology, Lanzhou University, Lanzhou 730000, Gansu Province, China huzj2010@ https://www.doczj.com/doc/172052414.html, Correspondence to: Wang Xue-mei, Lecturer, School of Stomatology, Lanzhou University, Lanzhou 730000, Gansu Province, China w_xuemei@ https://www.doczj.com/doc/172052414.html, Supported by: Natural Science Foundation of Gansu Province, No. 1010RJZA112* Received: 2011-05-13 Accepted: 2011-07-30 1兰州大学物理科 学与技术学院，磁 学与磁性材料教 育部重点实验室， 甘肃省兰州市 730000；2兰州大 学口腔医学院，甘 肃省兰州市 730000 胡占江★，男， 1984年生，河北 省邯郸市人，满 族，2010年邯郸 学院毕业，硕士， 主要从事表面物 理化学的研究。 huzj2010@ https://www.doczj.com/doc/172052414.html, 通讯作者：王雪 梅，讲师，兰州大 学口腔医学院，甘 肃省兰州市 730000 w_xuemei@ https://www.doczj.com/doc/172052414.html, 中图分类号:R318 文献标识码:A 文章编号: 1673-8225 (2012)03-00527-04 收稿日期：2011-05-13 修回日期：2011-07-30 (20110513019/WL·L)
氧化锌是橡胶和轮胎工业必不可少的添加剂，也用作天然橡胶、合成橡胶及胶乳的硫化活性剂和补强剂以及着色剂。如果将普通氧化 锌制成纳米氧化锌用于橡胶中，则可以充分发挥硫化促进作用，提高橡胶的性能，其用量仅为普通氧化锌的30%～50%。氧化锌表面 积研究是非常重要的，氧化锌表面积检测数据只有采用bet方法检测出来的结果才是真实可靠的，国内目前有很多仪器只能做直接对 比法的检测，现在国内也被淘汰了。 目前国内外比表面积测试统一采用多点bet法，国内外制定出来的比表面积测定标准都是以bet测试方法为基础的，请参看 我国国家标准（gb/t 19587-2004）-气体吸附bet原理测定固态物质比表面积的方法。比表面积检测其实是比较耗费时间的工作，由 于样品吸附能力的不同，有些样品的测试可能需要耗费一整天的时间，如果测试过程没有实现完全自动化，那测试人员就时刻都不能 离开，并且要高度集中，观察仪表盘，操控旋钮，稍不留神就会导致测试过程的失败，这会浪费测试人员很多的宝贵时间。f-sorb 2400比表面积分析仪是真正能够实现bet法检测功能的仪器（兼备直接对比法），更重要的f-sorb 2400比表面积分析仪是迄今为 止国内唯一完全自动化智能化的比表面积检测设备，其测试结果与国际一致性很高，稳定性也很好，同时减少人为误差，提高测试结 果精确性。 在化学工业中，氧化锌被广泛用作催化剂、脱硫剂，如合成甲醇时作催化剂，合成氨时作脱硫剂；纳米氧化锌的表面高活性 可以提高催化剂的选择性能和催化效率，具有广泛的潜在应用市场。 在涂料工业中，氧化锌除了具有着色力和遮盖力外，又是涂料中的防腐剂和发光剂；此外，纳米氧化锌优异的紫外线屏蔽能力使其在 涂料的抗老化等方面具有更加突出的特性。在医药卫生和食品工业中，氧化锌具有拔毒、止血、生肌收敛的功能，也用于橡皮膏原料，而且对于促进儿童智力发育具有帮助；纳米氧化锌用于食品卫生行业的需求在逐步扩大，但是产品要求也比较严格，尤其是有害 的重金属元素含量。 在玻璃工业中，氧化锌用在特种玻璃制品中；在陶瓷工业中，氧化锌用作助熔剂；在印染工业中，氧化锌用作防染剂；纳米 氧化锌由于颗粒细、活性高，可以降低玻璃和陶瓷的烧结温度，此外利用纳米氧化锌制备的陶瓷釉面更加光洁，而且具有抗菌、防酶、除臭等功效。 氧化锌作用补充： 在电子工业中，氧化锌既是压敏电阻的主原料，也是磁性、光学等材料的主要添加剂。采用纳米氧化锌制备压敏电阻，不仅 具有较低的烧结温度，而且压敏电阻性能得到提高，如通流能力、非线性系数等。纳米氧化锌在光学器件中的应用将随着纳米氧化锌 光学性能的深入研究会取得比较大的突破。 氧化锌是一种白色或微带黄色的细微粉末，易分散在橡胶和乳胶中，是天然橡胶、合成橡胶的补强剂，活性剂及硫化剂，也是白色胶 料的着色剂和填充剂。胶料中加入活性氧化锌后，能使橡胶具有良好的耐磨性，耐撕裂性和弹性。用于油漆、油墨、漆布的着色，印 染工业用的印花防染剂，在火柴工业中用于中和牛皮胶的酸性，增加胶粘效果，医药工业用作橡皮膏的原料，此外也用于颜料锌铬黄、醋酸锌、碳酸锌、氯化锌等的制造，合成甲醇的催化剂，合成氨的脱硫剂，玻璃和釉料生产，颗粒细的活性氧化锌（粒径0.1um左右）可用作聚烯烃和聚氯乙烯等塑料的光稳定剂，氧化锌也用于压敏、光催化、光电极、涂料、彩电显影等领域。 氧化锌作白色颜料。由于活性氧化锌具有良好的活化性能，在橡胶制品中得到了越来越广泛的应用，如在v型带中不仅能等量代替普 通的氧化锌，且能减少1/2—1/3的用量，使橡胶的各种性能指标稳定，硫化性能不受影响，降低了生产成本。细粒的氧化锌可用作 医药品。由于氧化锌对紫外线吸收能力强，人们越来越重视氧化锌在化妆品的应用，如开发的粒径为0.01—0.04um的氧化锌微粒子，其紫外线的吸收率、透明度均比历来用的二氧化钛微粒子好。 用透明氧化锌做的涂膜可有效地防止涂膜变色。这种氧化锌除作化妆品外，还可用作汽车漆、家具建筑材料、油墨、油彩的 原料，也可用于橡胶、塑料的防老化剂。最近开发的食品包装透明薄膜就是将透明氧化锌涂覆在聚乙烯薄膜上，既可提高塑料薄膜的 抗紫外线能力，同时也保护了食品的质量。随着高新技术的发展，人们正在开发利用作为金属、陶瓷的补强材料的氧化锌晶须材料及 陶瓷、塑料过滤膜用材料、气体传感元件、电磁屏蔽材料和大比表面积的氧化锌材料。 氧化锌应用领域 一、橡胶轮胎行业 1、高级黑色及深色橡胶轮胎、子午线轮胎 作用：提高产品的导热性能、耐磨性能、抗撕裂性能、拉伸强度等项指标，并可节省氧化锌用量30%左右。 二、橡胶制品
纳米氧化锌材料 摘要：综述了纳米氧化锌的性能。描述了纳米氧化锌的制备研究, 随着科技的发展, 许多新的手段引入到了纳米氧化锌的合成工艺中弥补相互之间的不足。 关键词：纳米氧化锌,性能,制备,应用 1.纳米氧化锌的性能 1.1紫外线屏蔽 在整个紫外光区( 200~ 400 nm) ,氧化锌对光的吸收能力比氧化钛强。纳米氧化锌的有效作用时间长, 对紫外屏蔽的波段长, 对长波紫外线和中波紫外线均有屏蔽作用, 能透过可见光, 有很高的化学稳定性和热稳定性。它可用于制备抗紫外线、耐光老化性能好的涂料及其它的高分子材料。在乳胶漆中使用纳米氧化锌可以增大乳胶漆对紫外线辐射的抵抗力, 减弱乳胶漆对潮湿环境条件的敏感性,提高耐老化性。同时,氧化锌能够散射光线,使乳胶漆的遮盖力得到一定程度的改善。1.2补强性 一般的无机填料填充于聚合物中时具有如下缺点: 使用量大, 不能兼顾刚性、耐热性、尺寸稳定性和韧性同时提高。而在聚合物中添加少量的纳米粒子, 就可以使基体树脂的力学性能( 拉伸强度、弯曲强度、冲击强度、断裂伸长率等) 得到显著的提高, 并克服了以上提及的一般无机材料的缺点。 1.3抗菌、除臭性 氧化锌是传统无机抗菌材料, 在与细菌接触时, 锌离子缓慢释放出来。由于锌离子具有氧化还原性, 它能与细胞膜及膜蛋白结合, 并与其结构中有机物的巯基、羧基、羟基反应, 破坏其结构, 进入细胞后破坏电子传递系统的酶, 并与- SH 基反应, 达到抗菌的目的。在杀灭细菌之后, 锌离子可以从细胞内游离出来, 重复上述过程。氧化锌纳米粉末因为粒径小, 表面原子数量大大超过传统粒子, 表面原子由于缺少邻近的配位原子而具有很高的能量, 所以可增强氧化锌的亲和力, 提高抗菌效率。 1.4阻燃性 氧化锌可作为一种阻燃增效剂。它多数是和其它的增效剂或阻燃剂协同使用, 其增效作用与硼酸锌类似。ZnO 一般可作为PVC 的紫外吸收剂, 但其对PVC 的热稳定性有不利的影响, 因此在配方中一般采用的含量不高。在电缆涂层中使用纳米
四针状氧化锌晶须的制备及应用 Ξ 杜 娜, 吴英绵, 于海军, 刘书志, 张丽云 (石家庄职业技术学院化工系,河北石家庄 050081)摘要:叙述了结构独特、性能优异的四针状氧化锌晶须的结构特点、制备方法、生长机理、应用等方面的现 状,探讨了该晶须的发展潜力和今后的研究方向. 关键词:四针状氧化锌;晶须;制备;应用 中图分类号:O 614.24+1 文献标识码:A 文章编号:100025854(2010)022******* 氧化锌晶须(ZnOw )可分为针状和四针状2种.针状的氧化锌晶须是氧化锌晶体由单一方向发育形成,其外形如线条状,截面呈柱状,无色透明,表象为极高凸起,主要用于可燃性气体的具有较高灵敏性、选择性和稳定性的气敏元件材料.四针状的氧化锌晶须(T -ZnOw )在20世纪40年代被发现,是晶须家族中唯一具有三维空间结构的晶须.T -ZnOw 是指有一个中心体并从中心体生长出四根针状晶体,四根针均从四面体的重心向三维方向(正四面体顶点)展开,任意两针间的夹角为109°,具有一种空间正四面体构型[1].晶体的中心体直径为0.7～1.4μm ,针状体根部为0.5～14.0μm ,针状体长度为3～300μm.T -ZnOw 的这一真正形态是在20世纪90年代才被揭示出来,此后才开始进行四针状晶须的生产研究.由于T -ZnOw 独特的空间三维立体构型和良好的单晶性,使得它在耐磨、减震、防滑、降噪、吸波、抗老化、抗冲击、抗静电、抗菌等方面均具有优异的性能.近年来有关T -ZnOw 的制备和应用成为目前研究的热门.本文中,笔者介绍了T -ZnOw 的制备方法,阐述了氧化锌晶须的生长机理和应用前景. 1 制 备 1.1 气相法 1.1.1 预氧化法 将表面覆盖有氧化膜的锌粉在含氧气氛中直接加热(1000℃加热1h )可得四针状氧化锌晶须.使用该方法的T -ZnOw 产量为原料的40%以上,生成的晶须中,T -ZnOw 晶须一般占60%～97%.这种方法对氧化膜的厚度有一定要求,氧化膜太薄得不到T -ZnOw ;制得的T -ZnOw 外观松散,密度较小,产率较高;但生产周期长,对设备要求较严格[2]. Y oshinaka 等[3]将表面覆盖有氧化膜的锌粉与沸石混合后,在含氧的气氛中加热气化,也可制备T -ZnOw.制得的氧化锌晶须针体尾部尺寸约100nm 左右的长尾晶须,纯度高,产率可达95%以上. 1.1.2 惰性气体保护法 K itano 等[4]将锌粉在惰性气体保护下加热至沸点以上,然后以惰性气体为载气,将锌蒸气与含氧气体接触,得到T -ZnOw.一般惰性气体可用N 2,Ar 等,对纯度要求较高,反应温度一般在900～1000℃,含氧气体可以是氧气、空气,但需消耗大量惰性气体,生产成本较高. 1.1.3 高温催化法 文献[526]报道了以锌粉为原料,以氧气或空气为反应气体,高温气相氧化制备T -ZnOw.其制备过程是:先对锌粉进行陈化处理、干燥,然后与催化剂(蒙脱土、膨润土、高岭土或白碳黑)按一定质量比混合,放入反应器内,同时以一定速度通入反应气体,加热到800～1100℃.这些催化剂主要起控制气相过饱和度、增 Ξ收稿日期:2008211218;修回日期:2009203218 基金项目:中国高等职业技术教育研究会立项课题(GZ L X2006049) 作者简介:杜 娜(1977-),女,河北行唐人,讲师,主要从事物理化学研究. 通讯作者:吴英绵(1964-),女,教授,研究方向为精细化学品合成.E -mail :wuym @https://www.doczj.com/doc/172052414.html, 第34卷/第2期/ 2010年3月河北师范大学学报/自然科学版/J OURNA L OF HE BEI NORM A L UNI VERSITY /Natural Science Edition/Vol.34No.2Mar.2010
氧化锌制备工艺2008-06-04 12:21阅读(4)评论 (0) D0208、氧化锌制备工艺(本技术资料含国家发 明专利、实用新型专利、科研成果、技术文献、技术说明书、技术配方、技术关键、工艺流程等，全套价格260元) （氧化锌*制备 氧化锌*制取氧化锌*生产氧化锌*开发氧化锌*研究） （氧化锌制备氧化锌制取氧化锌生产 氧化锌开发氧化锌 研究） 1、氨法制取氧化锌方法 2、氨浸法生产低堆积密度纳米氧化锌的方法 3、氨水·碳铵联合浸取络合制备高纯度活性氧化锌的方法 4、氨水循环络合法生产高纯度活性氧化锌的工艺 5、表面包覆金属钛或铝化合物的纳米氧化锌粉体及制备方法 6、表面改性的纳米氧化锌水分散体及其制备方法和用途
7、超声波-微波联合法从锌浮渣中制备活性氧化锌的方法 8、超微粒子氧化锌及其制造方法和使用其的化妆材料 9、超微氧化锌制取的工艺与装置 10、超细活性氧化锌的制备方法 11、超细氧化锌复合物及其制备方法 12、成核生长分步进行的液相制取超细氧化锌的方法 13、从低品位含锌物料制备纳米活性氧化锌的方法 14、从含锌烟道灰制取氧化锌的工艺 15、从菱锌矿制氧化锌技术 16、从铜--锌废催化剂中回收铜和氧化锌的方法 17、等离子法制取氧化锌工艺及设备 18、低温热分解法制备纳米氧化锌 19、低温易烧结的纳米级氧化锌粉末的制备方法 20、多功能纳米氧化锌悬浮液及其制备方法21、改进的碳酸氢铵全湿法制取高活性氧化锌
22、改性的超细氧化锌及其制备方法 23、高白色氧化锌微粒及其制造方法 24、高级氧化锌制备工艺 25、固相低温热分解合成晶态和非晶态超微氧化锌粉末的制备 26、过氧化锌的制备方法 27、回转窑冶炼生产氧化锌的工艺方法 28、活性氧化锌的生产工艺方法 29、活性氧化锌及高纯氧化锌制备工艺 30、活性氧化锌生产工艺 31、碱法生产活性氧化锌的工艺方法 32、颗粒氧化锌的生产工艺方法 33、颗粒状氧化锌生产装置 34、粒状高活性氧化锌的制造方法及其产品35、联合法矿粉直接生产高纯度氧化锌新工艺36、菱锌矿制取高纯氧化锌的方法 37、硫化锌精矿焙砂与氧化锌矿联合浸出工艺38、硫化锌矿与软锰矿同槽浸出制取氧化锌和碳酸锰的方法
第４０卷第５期２０１１年９月 内蒙古师范大学学报（自然科学汉文版） ＪｏｕｒｎａｌｏＩｎｎｅｒｏｎｇｏｌａｏｒｍａｌｎｉｖｅｒｓｔｙＮａｔｕｒａｌＳｃｅｎｃｅｄｉｉｏｎ） Ｖｏｌ．０Ｎｏ． Ｓｅｐｔ．２０１１ 纳米ＺｎＯ的制备、改性及光催化研究进展 邹彩琼，贾漫珂，曹婷婷，罗光富，黄应平 （三峡大学三峡库区生态环境教育部工程研究中心，湖北宜昌４４３００２） 摘要：归纳了ＺｎＯ的物理化学基本特性，简述了ＺｎＯ的光催化反应机理，重点介绍了ＺｎＯ光催化剂的制 备方法、应用及改性研究现状，同时分析了目前ＺｎＯ光催化技术需要解决的问题，并对纳米ＺｎＯ在光催化治理 有毒有机污染物领域的发展前景进行了展望． 关键词：ＺｎＯ；光催化；降解；有毒有机污染物 中图分类号：Ｏ４３．２文献标志码：Ａ文章编号：１００１－－８７３５（０１１）５－－０５００－－０８ 纳米ＺｎＯ已成为继碳纳米管之后备受关注的纳米功能材料之一［１］．随着颗粒尺寸减小至纳米级，比表 面积剧增，纳米ＺｎＯ产生了与体相材料不同的表面效应、小尺寸效应、量子效应和宏观量子隧道效应等特 性［２］．这些特殊效应使纳米ＺｎＯ具备了一系列优异的物理、化学、表面和界面性质，已被广泛应用在磁、光、 电和催化等领域［３－４］． 纳米ＺｎＯ是一种直接宽带隙半导体，带隙能为３．７ｅＶ，与ＴｉＯ２的带隙能相近，可有效地被紫外光 （≤３６８ｎｍ）激发，因而呈现出良好的光催化活性［］．作为分子组成简单的一类无机氧化物，ｎＯ具有无毒、原料易得、制备成本低和生物相容性良好等优点，应用广泛［６－８］，尤其在光催化降解有毒有机污染物方面逐渐 显现出优势．已有报道９－１１］表明，ｎＯ在降解生物难降解的有毒有机污染物方面，比广泛研究的ＴｉＯ２表现 出更高的光催化活性和量子产率，被认为是极具应用前景的高活性光催化剂之一．目前，可控制备不同形貌 的ＺｎＯ（纳米棒［１２－１４］、纳米花［１５］、纳米管［１６］和空心球［１７］等）以提高光催化活性，改性ＺｎＯ以提高可见光响应 范围［１８－２０］，以及通过载体负载提高稳定性和重复使用率，从而建立环境友好的绿色光催化体系的研究［２１］已 成为热点．本文就ＺｎＯ的光催化机理、制备及应用、改性和发展前景等进行简要概述． ［］ ＺｎＯ俗称锌白或白铅粉，为白色、淡黄色粉末或六方结晶，相对密度为５．７ｇ／ｃｍ３，难溶于水，可溶于酸 和强碱．ｎＯ为ｎ型半导体，具有六方纤锌矿、立方闪锌矿和非常罕见的ＮａＣｌ式八面体３种结构．闪锌矿结
综述——————纳米氧化锌的制备 指导老师：翁永根 组员：周敏200921501146 周生鹏200921501147 朱亚南200921501148
前言：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1~100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。 纳米氧化锌的制备技术 制备纳米氧化锌的方法主要是物理法和化学法。其中,化学法是常用的方法。Ⅰ、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α-Al 2O 3 ，ZnO、MgSiO 3 等超微粉 ,最细粒度达 到 0. 1μm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 Islamgaliev 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。 Ⅱ、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。 ⑴固相法 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氢氧化锌，在600℃保持2h，高温热分解得纳米氧化锌。 ⑵液相法 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。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。 醋酸锌，柠檬酸三铵，无水乙醇，保护胶，乳化剂，蒸馏水。 以醋酸锌为原料，柠檬酸三铵为改性剂，配置一定浓度的醋酸锌溶液，搅拌均匀后，置于恒温水槽中，在搅拌加热的条件下，均匀的加入无水乙醇，2h后醋酸锌完全溶解，生成氢氧化锌沉淀。 水解反应: Zn(OR) 2 + 2H 2 O →Zn(OH) 2 +2ROH
纳米氧化锌的部分特性 薛元凤051002231 摘要：纳米材料的物理化学性能与其颗粒的形状、尺寸有着密切的关系。因此，单分散纳米材料的制备及其与尺寸相关的性能研究成为近几年人们研究的热点之一。ZnO作为一种宽禁带半导体具有独特的性质，在纳米光电器件、光催化剂、橡胶、陶瓷及化妆品领域有着广阔的应用前景，随着对不同形状的纳米ZnO的制备及其相关的性能研究不断升温，对其应用方面的研究进展不断深入，单分散纳米ZnO材料已经引起了人们越来越广泛的关注。ZnO作为一种宽禁带，高激子结合能的氧化物半导体，以其优越的磁、光、电以及环境敏感等特性而广泛地应用于透明电子元件、UV 光发射器、压电器件、气敏元件以及传感器等领域。ZnO 本身晶格结 构特点决定了在众多的氧化物半导体中是一种晶粒形态最丰富的材料。本文主讲纳米氧化锌紫外屏蔽、光电催化、气敏、磁性等特性，及纳米氧化锌在生活中、工厂作业中的用途。 关键词：紫外屏蔽光电催化气敏导电性磁性 1 引言 随着纳米科学的发展，人类对自然的认识进入到一个新的层次。材料的新性质被逐渐发掘!认识，新的理论模型被提出"著名学者钱学森院士预言：“纳米左右和纳米以下的结构将是下一阶段科技发展的特点，会是一次技术革命，从而将是二十一世纪的又一次产业革命”。 纳米ZnO具有优异的光、电、磁性能，在当今一些材料研究热点领域表现活跃。与普通ZnO相比，纳米ZnO颗粒尺寸小，微观量子效应显著，展现出许多材料科学家渴望的优异性质，如压电性，荧光性，非迁移性，吸收和散射电磁波能力等。大量科研工作集中于纳米ZnO材料的制备、掺杂和应用等方面。制备均匀、稳定的纳米ZnO是首要任务，获得不同形貌的纳米结构，如纳米球、纳米棒、纳米线、纳米笼、纳米螺旋、纳米环等，将这些新颖的纳米结构材料所具有的独特性能，应用到光电、传导、传感，以及生化等领域，取得了可喜的成绩。世界各国相继大量投入，开发和利用纳米ZnO材料，使其在国防，电子，化工，冶金，航空，生物，医学和环境等方面具发挥更大的作用。 2简介 纳米氧化锌(ZnO)问世于20世纪80年代，其晶体结构为六方晶系P63mc空间群，纤锌矿结构，白色或浅黄色的晶体或粉末，无毒，无臭，系两性氧化物，不溶于水和乙醇，溶解于强酸和强碱，在空气中易吸收二氧化碳和水，尤其是活性氧化锌。
纳米氧化锌的制备、表面改性及应用 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1~100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。本文将对本公司生产的纳米氧化锌从制备方法、性能表征、表面改性以及目前所开发的应用领域方面进行较为详细的介绍。 一、纳米氧化锌的制备 氧化锌的制备方法分为三类：即直接法（亦称美国法）、间接法（亦称法国法）和湿化学法。目前许多市售氧化锌多为直接法或间接法产品，粒度为微米级，比表面积较小，这些性质大大制约了它们的应用领域及其在制品中的性能。我公司采用湿化学法（NPP-法）制备纳米级超细活性氧化锌，可用各种含锌物料为原料，采用酸浸浸出锌，经过多次净化除去原料中的杂质，然后沉淀获得碱式碳酸锌，最后焙解获得纳米氧化锌。与以往的制备纳米级超细氧化锌工艺技术相比，该新工艺具有以下技术方面的创新之处： 1.平衡条件下反应动力学原理与强化的传热技术结合，迅速完成碱式碳酸锌的焙解。 2.通过工艺参数的调整，可以制备不同纯度、粒度及颜色的各种型号的纳米氧化锌产品。 3.本工艺可以利用多种含锌物料为原料，将其转化为高附加值产品。 4.典型绿色化工工艺，属于环境友好过程。 二、纳米氧化锌的性能表征 纳米级氧化锌的突出特点在于产品粒子为纳米级，同时具有纳米材料和传统氧化锌的双重特性。与传统氧化锌产品相比，其比表面积大、化学活性高，产品细度、化学纯度和粒子形状可以根据需要进行调整，并且具有光化学效应和较好的遮蔽紫外线性能，其紫外线遮蔽率高达98%；同时，它还具有抗菌抑菌、祛味防酶等一系列独特性能。 清华大学分析测试中心用透射电镜对产品进行了分析，纳米氧化锌粒子为球形，粒径分布均匀，平均粒径20~30纳米，所有粒子的粒径均在50纳米以下。经ST-A表面和孔径测定仪测试，纳米氧化锌粉体的BET比表面积在35m2/g以上。此外，通过调整制备工艺参数，还可以生产出棒状纳米氧化锌。本产品经中国科学院微生物研究所检测鉴定，结果表明，在丰富细菌培养基中，加入0.5%~1%的纳米氧化锌，可有效抑制大肠杆菌的生长，抑菌率达99.9%以上。 三、纳米氧化锌的表面改性 由于纳米氧化锌具有比表面积大和比表面能大等特点，自身易团聚；另一方面，纳米氧化锌表面极性较强，在有机介质中不易均匀分散，这就极大地限制了其纳米效应的发挥。因此对纳米氧化锌粉体进行分散和表面改性成为纳米材料在基体中应用前必要的处理手段。 所谓纳米分散是指采用各种原理、方法和手段在特定的液体介质（如水）中，将干燥纳米粒子构成的各种形态的团聚体还原成一次粒子并使其稳定、均匀分布于介质中的技术。纳米粉体的表面改性则是在纳米分散技术基础上的扩展和延伸，即根据应用场合的需要，在已分散的纳米粒子表面包覆一层适当物质的薄膜或使纳米粒子分散在某种可溶性固相载体中。经过表面改性的纳米干粉体，其吸附、润湿、分散等一系列表面性质都会发生变化，一般可以自动或极易分散在特定的介质中，因此使用非常方便。一般来讲，纳米粒子的改性方法有三种：1.在粒子表面均匀包覆一层其他物质的膜，从而使粒子表面性质发生变化；2.利用电荷转移络合体（如硅烷、钛酸酯等偶联剂以及硬脂酸、有机硅等）作表面改性剂对纳米粒子表面进行化学吸附或化学反应；3.利用电晕放电、紫外线、等离子、放射线等高能量手段对纳米粒子表面进行改性。