概述^{【1】【2】}

納米ZnO是一種面向21世紀(jì)的新型高功能精細(xì)無機(jī)產(chǎn)品，由于顆粒尺寸的細(xì)微化，比表面積急劇增加，使得納米氧化鋅產(chǎn)生了其本體塊狀材料所不具備的表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等。因此，納米氧化鋅在磁、光、電、化學(xué)、物理學(xué)、敏感性等方面具有一般氧化鋅產(chǎn)品無法比擬的特殊性能和新用途，在橡膠、涂料、油墨、催化劑、高檔化妝品以及醫(yī)藥等領(lǐng)域展示出廣闊的應(yīng)用前景。

納米氧化鋅（ZnO）是一種用途廣泛的多功能材料，其紫外（UV）吸收的性質(zhì)可應(yīng)用于化妝品和紡織品；光致發(fā)光（PL）的性質(zhì)可應(yīng)用于激光器和生物熒光標(biāo)記；光催化性質(zhì)可應(yīng)用于降解有機(jī)物和光解水。作為一種直接帶隙半導(dǎo)體，ZnO 的禁帶寬度約為 3.36eV，激子結(jié)合能為 60meV（均為室溫條件），這賦予了 ZnO 在室溫條件下強(qiáng)的激子發(fā)光。

ZnO 有3 種晶體結(jié)構(gòu)，包括常溫條件穩(wěn)定六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)、高溫條件存在的立方閃鋅礦結(jié)構(gòu)和高壓條件存在的巖鹽礦結(jié)構(gòu)。通常，ZnO 為六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)，其非中心對稱的晶體結(jié)構(gòu)使其不僅具有壓電性質(zhì)，而且容易通過控制生長方向來獲得各種形貌 。目前，已制備出顆粒狀、線狀、棒狀、管狀、螺旋狀、花狀、四針狀、片狀、三維有序結(jié)構(gòu)和多孔結(jié)構(gòu)的ZnO。

理化性能^【3】

納米級氧化鋅，是當(dāng)前應(yīng)用前景較為廣泛的高功能無機(jī)材料，由于顆粒尺寸的細(xì)微化，比表面積急劇增加，表面分子排布、電子結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)都發(fā)生變化，由于粒子尺寸小，比表面積大，具有表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等，從而具有一系列優(yōu)異的物理、化學(xué)、表面和界面性質(zhì)，在磁、光、電、催化等。納米ZnO是由于其顆粒尺寸的細(xì)微化，比表面積急劇增加，表面分子排布、電子結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)都發(fā)生變化，在磁、光、電、催化等方面具有一般ZnO所無法比擬的特殊性能和用途，由它構(gòu)成的二維薄膜和三維固體也不同于常規(guī)薄膜和塊狀固體材料。

用途^【4】

氧化鋅的用途很廣，一可作為天然橡膠、合成橡膠及膠乳的硫化活性劑、補(bǔ)強(qiáng)劑以及著色劑。納米氧化鋅由于顆粒細(xì)、比表面積大，更能增強(qiáng)硫化橡膠的物理性能。二可作催化劑、脫硫劑。納米氧化鋅的表面高活性可以提高催化劑的選擇性能和催化效率。三可作為涂料的填料防腐劑和發(fā)光劑。納米氧化鋅優(yōu)異的紫外線遮蔽能力，除上述性能外，使其在涂料的抗老化等方面具有更為突出的特性。

四可作為玻璃和陶瓷的助熔劑。納米氧化鋅由于顆粒細(xì)、活性高，可以降低玻璃和陶瓷的燒結(jié)溫度。此外，利用納米氧化鋅制備的陶瓷釉面更加光潔，而且具有抗菌、防霉、除臭等功效。五在電子工業(yè)中是壓敏電阻的主原料，也是磁性、光學(xué)等材料的主要添加劑。采用納米氧化鋅制備壓敏電阻，不僅具有較低的燒結(jié)溫度，而且壓敏電阻性能得到提高，如通流能力、非線性系數(shù)等。納米氧化鋅在光學(xué)器件中的應(yīng)用將隨著納米氧化鋅光學(xué)性能的深入研究會取得比較大的突破。另外，還可在印染工業(yè)中作為防染劑等。

工藝開發(fā)^【5】

超細(xì)粉體的合成方法可分為粉碎法與造粒法或干法與濕法，物理法與化學(xué)法。物理方法是將常規(guī)的粉體經(jīng)機(jī)械粉碎、球磨而制得。其特點(diǎn)是方法簡單，但產(chǎn)品純度較低，顆粒分布不均勻?；瘜W(xué)方法是從原子或分子成核，生成納米級的超微細(xì)粒子，合成途徑有兩種：一是在控制條件下從原子或分子成核，生長或化合凝聚成具有一定尺寸和形狀的粒子；二是采用特殊的粉碎技術(shù)將普通級別的氧化鋅粉碎至超細(xì)。

目前開發(fā)的主要是氣流粉碎技術(shù)。此法易引入雜質(zhì)，且能耗大?；瘜W(xué)法可以得到超細(xì)粉，它又可分為固相法、液相法和氣相法。常用的合成超細(xì)ZnO的方法有CVD、噴霧法、醇鹽水解法、直接沉淀法和均勻沉淀法等。納米氧化鋅的制備方法很多，按研究的學(xué)科可分物理法、化學(xué)法和物理化學(xué)法；按照物質(zhì)的原始狀態(tài)又可分為固相法、液相法和氣相法。

物理制備法是指采用光、電技術(shù)使材料在真空或惰性氣體中蒸發(fā)，然后使原子或分子形成納米微粒；或用球磨、噴霧等以力學(xué)過程為主獲得納米微粒的制備方法。物理法包括機(jī)械粉碎法和深度塑性變形法。機(jī)械粉碎法是采用特殊的機(jī)械粉碎、電點(diǎn)火花爆炸等技術(shù)將普通級別的氧化鋅粉碎至超細(xì)。

化學(xué)制備法各組分的含量可精確控制，并可實(shí)現(xiàn)分子、原子水平上的均勻混合，通過工藝條件的控制可獲得粒度分布均勻、形狀可控的納米微粒材料。因此它是目前采用最多的一種方法，納米氧化鋅的制備也不例外。化學(xué)制備法又可分為化學(xué)沉淀法、化學(xué)氣相沉積法、水解法、熱分解法、微乳液法、溶膠凝膠法、溶劑蒸發(fā)法等多種方法。

參考文獻(xiàn)

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