Al2O3-ZnO納米復合材料的制備及其應用研究.pdf

1、晶體材料的物化性能都具有結構敏感性。與理想晶體不同,任何真實晶體都存在著一定的結構缺陷,并且晶體缺陷類型、數(shù)量及運動規(guī)律對晶體材料的諸多性能都會產(chǎn)生巨大的影響。因此,設計和制造晶體缺陷,研究其對材料結構敏感特性的影響,已成為材料領域研究的熱點。
　　本文以氧化鋅作為研究對象,將晶體缺陷理論與納米材料制備技術相結合,采用二步法制備了Al2O3/ZnO納米復合粉體,完成了納米氧化鋅體缺陷的設計,實現(xiàn)了對納米ZnO的功能調(diào)控。通過TG-

2、DTA、XRD、TEM、XPS、ESR等檢測手段對復合粉體進行了表征,借助抗菌實驗和光降解亞甲基藍實驗完成了對復合粉體功能調(diào)控的評估。
　　主要研究工作及結論如下:
　　(一)首先采用水熱法合成了超分散納米 AlOOH,合成的最佳工藝條件為反應溫度180℃,反應時間8 h。TEM分析表明納米AlOOH的粒徑為5 nm,形貌為棒狀。通過對不同pH值條件下體系的Zeta(ξ)電位測定發(fā)現(xiàn),AlOOH膠體體系的分散穩(wěn)定機制遵循DL

3、VO理論。納米AlOOH可顯著改善經(jīng)堿減量處理的滌綸織物的抗靜電性能。
　　(二)在AlOOH均勻分散體系中,以Zn(NO3)2·6H2O和尿素為原料,采用均勻沉淀法制備了Al2O3/ZnO納米復合材料,通過TG-DTA、XRD、TEM、XPS、ESR等表征手段對復合粉體進行了表征,采用光降解亞甲基藍實驗考察了Al2O3/ZnO納米復合材料的光催化性能。并通過對Al2O3/ZnO納米復合材料的偶聯(lián)劑改性,獲得了穩(wěn)定的Al2O3/Z

4、nO納米復合材料分散乳液,系統(tǒng)研究了Al2O3/ZnO納米復合材料在紡織品上的抗菌、防紫外性能以及其對染色織物耐日曬牢度的影響,完成了對復合粉體功能調(diào)控的評估。具體結論如下:
　　(1) XRD分析表明在復合材料中,Al2O3并沒有影響ZnO的晶體結構。TEM分析表明Al2O3使ZnO的粒徑減小并增強了它的分散性。XPS分析表明Al2O3是以包裹體的形式與ZnO復合,在ZnO晶體中形成了體缺陷。ESR測試表明復合大大減小了氧化鋅的

5、氧空位濃度。
　　(2)通過模擬亞甲基藍(MB)降解實驗可知:紫外燈下對MB的降解速率大大高于可見光下對MB的降解速率,Al2O3與ZnO復合后,ZnO的光催化性能得到很大的抑制,Al2O3濃度在2.5％時,納米復合粉體表現(xiàn)出最差的光催化效果,比純氧化鋅光催化效率低35％。通過對高氯酸銨(AP)的熱催化實驗可知:Al2O3與 ZnO復合后,ZnO的熱催化性能得到很大的提高,Al2O3濃度為2.5％時,納米復合粉體的熱催化性能最佳,

6、相較于純納米氧化鋅,使AP的低溫分解階段提前了17℃。
　　(3)納米復合粉體經(jīng)過三乙醇胺預修飾以及硅烷偶聯(lián)劑表面改性之后,顆粒粒徑減小,粒度分布均勻,表面的羥基增多,親水性增強,分散過程中的軟團聚減少,在水中的分散穩(wěn)定性大大提高,長時間放置后依然具有很好的分散性。
　　(4)抗紫外、抗菌性能測試結果表明:經(jīng)Al2O3/ZnO納米復合粉體水分散體系處理過的棉織物具有極好的防紫外性、抑菌性,而且這些性能的耐水洗牢度也較好。耐日