当代化工研究
Modem Chemical Research
*肖迪
(奎屯市第一高级中学新疆833200)
摘要：纳米氧化锌的制备根据反应物相态不同大致可分为固相法、液相法和气相法.本文以此为基础，综述了制备方法并指出了方法对应餉优缺点，最后对纳米氧化锌在抗菌、光催化、橡胶和陶瓷领域的应用作了简要介绍，并对未来的发展做了展望.
关键词：纳米氧化锌；制备；应用
中图分类号：TQ文献标识码：A
Preparation and Application of Nano-zinc Oxide
Xiao Di郑钧 孙锋
(Kuitun No.l Senior High School,Xinjiang,833200)
Abstract z The preparation of n ano-zinc oxide can be roughly divided into solid p hase method,liquid p hase method and gas phase method according to the p hase state of t he reactants.Based on this,the p reparation methods yvere summarized and their advantages and disadvantages were pointed out in this paper.Finally,the applications of n ano-zinc oxide in the f ields of a ntimicrobial,photocatalytic,rubber and ceramics were briefly introduced,and the f uture development was prospected.
一路向北mv哭个痛快Key words：nano-zinc oxidei preparation^application
纳米氧化锌粉体是一种粒径介于l-100nm的超微颗粒材料，由于纳米材料所呈现出的表面效应、量子隧道效应和小尺寸效应，使其具备了不同于传统材料独特的性质。纳米氧化锌具备优异的光催化性能，可将有害物质通过光催化分解成水、二氧化碳等无机物，这使得它在环境污染治理方面具有极高的实用价值。此外在橡胶涂料、光纤、化妆品、陶瓷工艺等领域纳米氧化锌也有着广泛的应用。本文综述了纳米氧化锌的制备方法，并介绍了纳米氧化锌粉体的主要应用进展。
1.纳米氧化锌的制备
根据反应物的相态可将纳米氧化锌的制备分为固相法、液相法和气相法。除了化学方法也有用纯物理法制备纳米氧化锌。
(1)固相法
①机械粉碎法
运用机械粉碎电火花爆炸等物理方法，将普通氧化锌的粒径细微化，从而制取纳米氧化锌。该方法操作简便，工艺简单。但由于制得的粒径粗大往往不在l-100nm范围内且粒径分布不均匀，在工业上通常不用此法生产纳米粉体。
②固相反应法
先将反应物按一定比例混合进行充分研磨，最后进行高温锻烧。利用某些盐类，如草酸盐、碳酸盐的受热易分解性得到纳米氧化锌，该方法克服了传统湿法阴离子难除去及粒子团聚的问题。并且由于反应未涉及到任何溶剂，减少了有害废液对环境的污染。但研磨极度充分有一定困难，会使反应发生不均匀从而影响产品质量。
⑵液相法
①沉淀法
A.直接沉淀法
直接沉淀法是使溶液中的锌离子与氨水、碳酸镀、草酸等常用沉淀剂直接发生化学反应形成沉淀，再通过洗涤、锻烧得到纳米氧化锌的方法。李栋梁⑴等人以氯化锌为原料，氢氧化钠为沉淀剂，获得沉淀后通过离心洗涤，干燥锻烧制取了纳米氧化锌。此法操作简单，反应成本低。然而产品纯度低，粒径分布范围宽等缺点也限制了其实际应用。
B.均匀沉淀法
均匀沉淀法与直接沉淀法的制备原理相似，区别是均匀沉淀法是通过化学反应使沉淀剂在溶液中缓慢释放，从而使沉淀在整个溶液中缓慢生成。这就很好地消除了直接沉淀法由于局部反应快而导致粒子团聚的问题，从而得到粒径分布窄，分散性好的纳米粒子，但由于实际反应较为耗时导致生产效率低下，同时它也具有溶液中阴离子难除去的问题。祖庸切等人以硝酸锌为原料，尿素为沉淀剂，在加热条件下通过尿素水解出氨水来控制沉淀生成速率。并通过控制反应温度和反应物配比，得到了粒度分布均匀单分散性好的纳米氧化锌。
②溶胶凝胶法
溶胶凝胶法的原理是反应前驱物(一般是无机盐或醇盐)在有机溶剂或水中发生水解或醇解反应，生成
的粒子组成溶胶，再经过干燥得到凝胶，最后通过锻烧获得纳米材料的方法。宋季岭间以硝酸锌为原料，柠檬酸为分散剂。加热溶液制得溶胶，随后鼓风干燥得到凝胶。高温锻烧后制备疏松多孔的氧化锌，最后经充分研磨制得纳米氧化锌粉体。经测试氧化锌直径在40-60nm之间。该方法制得的纳米粒子均匀度很高，反应过程可控，纯度高。然而在后处理工艺上需要干燥及锻烧，不可避免的会有粒子团聚发生。
③水热法
水热法是采用水作为反应体系在特定的密闭容器中将锌盐溶液和碱液混合，随后将反应体系加热至接近临界温度(100-300°C)并在高压条件下(20MPa)进行反应。在该体系中反应前驱体经过溶解、成核、结晶过程最终制得纳米氧化锌颗粒。在高温高压下，前驱物微粒之间的团聚和联结遭到破坏，从而使常温常压下不溶于水的微粒在水中逐渐溶解。当水中溶质浓度达到过饱和时，体系内发生晶粒的成核生长。
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2019•10科研开发
该反应可简单理解为体系生成Zn(0H)2沉淀及Zn(OH)?脱水得到氧化锌两步反应。苏照伟⑷等通过水
热法制备纳米氧化锌，并通过对反应条件控制制得了不同形貌的氧化锌颗粒。该方法能制得粒径分布窄、纯度高、无团聚且均匀性较好的氧化锌纳米粒子。缺点是高温高压的反应条件对设备要求较高。
⑶代相法
①气相沉积法
气相沉积法是把原料通过高温转化为气态最后在特定的衬底上冷却下来并转化为沉积的方法。朱光平冈等人将氧化锌粉末与碳粉均匀混合作为原材料，以硅片为衬底，通过气相沉积法在80(rc高温下生成了六角碟状的纳米氧化锌。
②喷雾热解法
喷雾热解法是指将锌盐水溶液用雾化器化为雾状小液滴，用载气吹至热分解炉内进行热解。最后经过滤器收集得到纳米氧化锌粉体。该方法制得的纳米氧化锌组成较均匀纯度高。但是反应对设备和技术要求都较高，工业大规模生产较困难。
2.纳米氧化锌的应用
纳米氧化锌因其优异的性质，近年来成为国内外研究的热点。目前纳米氧化锌已经在化工催化、光催化、化妆品、橡胶工业、陶瓷等领域有了广泛的应用。下面就各领域的应用进展进行介绍。
⑴在抗菌材料中的应用
氧化锌价格低廉、稳定性好、来源丰富，目前已经成为无机抗菌剂研究的热点之一。有研究表明纳米ZnO对大肠杆菌和金黄葡萄球菌有很强的抑制作用，在体外对原核细胞、真核细胞及大肠杆菌的生长均可以产生抑制作用页。在光照条件下，纳米氧化锌的抗菌效果更明显目前关于氧化锌材料的抗菌机制原理研究并未明确。目前存在三种抗菌原理假设，分别是光催化抗菌、锌离子溶出抗菌和活性氧抗菌机理閃。有研究表明，氧化锌抗菌性能随着比表面积增加而增加，随着粒径的增加而降低。纳米氧化锌的抗菌性能要明显优于普通氧化锌回。
macklemore⑵在光催化材料中的应用
随着工业化污染物越来越多，人类面临的环境问题也越来越严重。近年来人们发现一些半导体材料如Ti02,ZnO 在光照条件下可用来降解污染物。纳米ZnO因具有优异的光催化活性，能有效的将有害物质转化为也0、CO?等无机物，一些难以降解的物质也可以有效去除。且价格低廉、稳定性好、毒性较小，在污染治理方面具有巨大的应用潜力。商祥淑「讷以有机染料作为光催化对象，用椭球形纳米晶粒进行光降解实验。研究发现光降解效果明显且样品粒径、形貌结构对光催化效果都有较大的影响。
旋木歌词(3)在橡胶工业领域的应用
有研究表明氧化锌作为硫化促进剂，对硫化过程中化学键交联速度、交联键类型及数量都能产生重要影响，进而发挥促进硫化的作用。纳米氧化锌由于粒径小和比表面积大的特点，特有的小尺寸效应和表面效应导致其用量仅为普通氧化锌的30%-50%[11]o
氧化锌优异的紫外吸收特性也能显著提高橡胶制品的抗光老化性能。纳米氧化锌作为橡胶制品的添加剂，可以提高橡胶制品的柔韧性、耐磨性和高洁性。可以大大节约成本和延长产品寿命。
毛阿敏的丈夫前妻是谁⑷在化妆品领域的应用
紫外线具有很强的穿透能力且具有累积效应，长期日晒可造成皮肤粗糙、皱纹增多等光老化现象。纳米氧化锌是一种广谱的紫外线屏蔽剂。由于其化学稳定性高安全性好，目前已逐渐在防晒化妆品中得到应用。此外纳米氧化锌出的抗菌效果，用作化妆品可产生收敛和抗炎效果，并具有吸收皮肤分泌油脂的功效⑫。
3.结论
随着材料制备技术的完善，近年来纳米氧化锌已经逐渐发展为一种重要的无机功能材料。纳米氧化锌颗粒特有的小尺寸及巨大的比表面积使其具有普通氧化锌难以具备的特性和用途。本文综述了纳米氧化锌的常见制备方法，通过对比可发现产品质量高的制备条件也较为苛刻，例如水热法、喷雾热解法
等。而像机械粉碎法、沉淀法这类生产成本低廉、适宜大规模生产的方法产品质量却无法保证。今后应该从工艺和工业化生产角度重点研究降低生产成本、减少团聚及杂质的工艺技术。最后本文综述了纳米氧化锌在抗菌材料、催化材料、橡胶工业以及化妆品领域的应用进展。
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【作者简介】
肖迪，男，奎屯市第一高级中学；研究方向：化学.
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