纳米氧化锌..

纳米氧化锌的应用纳米氧化锌由于其尺寸介于分子、原子和宏观微粒之间，具有纳米材料的体积效应、表面效应等许多宏观材料所不具有的特殊性质。在这里我们综述了纳米氧化锌作为一种新型功能材料在橡胶、涂料、陶瓷、防晒化妆品等领域展示出的引人注目的广泛应用及发展前景。纳米氧化锌是由极细晶粒组成，特征维度尺寸在纳米数量级(1-100nm)的无机粉体材料，其研究兴起于20世纪90年代。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，在化学、物理学、光、电、磁、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一。总述纳米氧化锌的主要性质•伴随着粒径的减小，表面原子数的迅速增加，纳米粒子的表面积、表面能都迅速增大。•表面原子周围缺少相邻的原子，有许多悬空键，具有不饱和性质，易与其它原子相结合而稳定下来，故具有很大的化学活性。•伴随表面能的增加，其颗粒的表面原子数增多，表面原子数与颗粒的总原子数的比值增大，于是便产生了“表面效应”，即“表面能”与“体积能”的区分就失去了意义，使其表面与内部的晶格振动产生了显著变化，导致纳米材料具有许多奇特的性能。1.表面效应2.体积效应•纳米粒子的尺寸与传导电子的德布罗意波长相当或更小时，周期性的边界条件将被破坏，磁性、内压、光吸收、热阻、化学活性、催化剂及熔点等都较普通粒子发生了很大的变化，这就是纳米粒子的体积效应，这种体积效应为实际应用开拓了广阔的新领域。纳米氧化锌的应用•橡胶工业是氧化锌的最大用户。作为普通氧化锌的代换材料，纳米氧化锌在橡胶工业中的应用已越来越受到重视。纳米氧化锌与普通氧化锌对橡胶性能的影响对比下表。1.纳米氧化锌在橡胶轮胎中的应用添加纳米氧化锌的橡胶应用图示2.纳米氧化锌在陶瓷中的应用•陶瓷材料是材料的三大支柱之一，传统陶瓷材料的应用有较大的限制，随着纳米技术的广泛应用，纳米陶瓷随之产生。纳米陶瓷被誉为“万能材料”或“面向21世纪的新材料”。所谓纳米陶瓷，是指显微结构中的物相具有纳米级尺度的陶瓷材料，也就是说晶粒尺寸、晶界宽度、第二相分布、缺陷尺寸等都是在纳米量级的水平上。加有纳米ZnO的陶瓷制品具有抗菌除臭和分解有机物的自洁作用，大大提高了产品质量。3.纳米氧化锌在防晒化妆品中的应用•纳米ZnO是一种广谱的无机紫外线屏蔽剂，由于其对UVA的有效屏蔽性、安全性和抗菌性而得到越来越广泛的运用。其屏蔽紫外线的原理是吸收和散射紫外线。•它属于N型半导体，ZnO的禁带宽度为32eV。当受到紫外线的照射时，价带上的电子可吸收紫外线而被激发到导带上，同时产生空穴一电子对，因此具有吸收紫外线的功能。4.纳米氧化锌在油漆涂料中的应用•借助于传统的涂层技术，添加纳米材料，可进一步提高涂料防护能力，实现防紫外线照射、耐大气侵害和抗降解、变色等。在卫生用品上应用可起到杀菌保洁作用；•在标牌上使用纳米材料涂层，可利用其光学特性，达到储存太阳能、节约能源的目的；•在建材产品如玻璃、涂料中加入适宜的纳米材料，可以达到减少光的透射和热传递效果，产生隔热、阻燃等效果。在涂料应用中，纳米氧化锌的紫外屏蔽性能是其中最大的开发点之一。5.纳米氧化锌在纺织中的应用•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。将金属氧化锌粉末制成纳米级时，由于微粒尺寸与光波相当或更小，尺寸效应使导带及价带的间隔增加，故光吸收显著增强。在350-400nm(UVA)时，氧化锌的遮蔽效率高，同时氧化锌(n=1.9)的折射率小，对光的漫反射率较低，使得纤维透明度较高且利于纺织品染整。6.纳米氧化锌在催化剂和光催化剂中的应用•催化剂在许多化学领域中起着举足轻重的作用，它可以控制反应时间、反应效率和反应速度。纳米粒子表面活性中心多，为它作催化剂提供了必要条件。•纳米微粒作催化剂比一般催化剂的反应速度提高10-15倍。主要是因为纳米氧化锌的尺寸小、比表面积大、表面键性和颗粒内部的不同、表面原子配位不全等，导致表面的活性位置增多，形成了凸凹不平的原子台阶，加大了反应接触面，纳米氧化锌的催化活性和选择性远远大于其传统催化剂。7.纳米氧化锌在电化学中的应用•碱性可充锌基电池具有能量密度高，无环境污染以及原料来源丰富等特点，近十几年来一直是化学电源领域的研究热点之一。•但在应用碱性可充锌基电池时，由于锌电极循环寿命短而使电池很快失效，阻碍了其推广应用。纳米材料在化学电源中的应用也日益受到人们的重视。•以草酸、二水合二酸锌为原料，采用固相配位化学法制备粒子平均尺寸在20~50nm的氧化锌粉体，当纳米粒子填充在常规粒径粒子间的缝隙中时，可改善电极反应的传质和传荷条件，减轻电极充放电过程中的变形问题，提高了锌电极的氧化还原可逆性能以及循环充放电性能。存在的问题•如何寻找纳米氧化锌与传统领域融合的切入点和突破口，是推动纳米氧化锌应用研究的关键。•纳米氧化锌的应用研究同其他纳米材料一样还处于初级阶段，应用基础理论的研究还不深入，一些应用领域还未开发。如纳米氧化锌作为一种良好的光催化剂，可用于抗菌消毒、屏蔽紫外线等，但目前的研究中还存在一些问题：反应机理的研究缺乏中间体的鉴定；用于公共设施的杀菌技术；新型的半导体复合催化剂的开发；多元复杂组分有机物体系的考察，目前的报道大多为单一组分考察；大型工业化的光催化氧化反应器的设计；光催化剂的寿命、中毒、再生与回收等等。研究方向•目前，纳米氧化锌的应用研究不如制备技术研究广泛和深入。•如何更好地发挥纳米氧化锌的优异性能，提高产品的性能价格比，使制造出的产品在国际市场上具有竞争力都是应用研究努力的方向。•总体来说，纳米材料的研究主要包括：①纳米材料结构的研究及其性能的分析、测试及表征；②纳米材料的合理制备；③纳米微粒大小、形状的可控性研究；④纳米材料的工业化生产及实际应用研究。结束语•在“纳米热”席卷全球的高科技时代，纳米氧化锌以其优越的性能特点，在橡胶、涂料、陶瓷、防晒化妆品等等领域展示出引人注目的广泛应用，但就目前的应用研究现状来看，我国同国外相比仍有一定的差距。•随着制备技术的进一步完善和应用研究的进一步深入，纳米氧化锌必将成为2l世纪一个大放异彩的明星而展现在新材料、能源、信息等各个领域，发挥其更加举足轻重的作用。氧化锌分类直接法（美国法）间接法（法国法）化学法（湿法）在锌粉置换过程中，铜有利于提高Cd的析出电位既降低Cd的超电压，有利于的析出，故当铜浓度较低时，需要添加Cu2+。锌粉加入量对铜Cd去除的影响，溶液中的铜cd随锌粉加入量的增加而降低，当加入量为理论量的10倍时，铜cd的溶液都低于1mg/l，锌粉用量锌铜cdcd浓度铜浓度251.3534.26427.92.23615.622.1383.120.86100.630.24实验条件反应温度为80度时，反应时间60分钟，锌粉置换量为10倍。溶液组成锌铜cd置换前36.40.8981.75置换后37.20.180.43去除率80.2%99.5%