氧化鋅的制備及性能研究.pdf

1、氧化鋅作為一種寬帶隙的半導體材料，是一種新型多功能無機材料。由于本身具有優(yōu)良的光學、電學、潤濕性以及抗菌性等優(yōu)良性能，在光電材料、納米材料、光催化材料以及無機抗菌材料方面都有非常廣泛的應(yīng)用。近年來，對氧化鋅進行改性來提高它的潤濕性轉(zhuǎn)換速率、光催化性能以及抗菌性能等方面的研究備受關(guān)注，也應(yīng)用在自清潔、“光開關(guān)”以及無機抗菌劑等諸多方面。它的實現(xiàn)不論是對高科技的發(fā)展，還是日常生活等方面都將產(chǎn)生重大而深遠的影響。
　　 本論文基于固體

2、表面浸潤性理論，通過改變影響固體表面潤濕性的兩個因素——表面自由能和表面結(jié)構(gòu)，設(shè)計出超疏水表面，實現(xiàn)了對固體表面浸潤性的控制，獲得了潤濕性轉(zhuǎn)換速率良好的超疏水表面，為氧化鋅在潤濕性轉(zhuǎn)換方面的進一步應(yīng)用奠定了理論和實驗基礎(chǔ)。并且針對氧化鋅的抗菌性能及其抗菌機理等方面問題進行了初步研究。
　　 本論文的主要內(nèi)容如下:
　　 (1)采用水熱法制備了納米ZnO粉體材料。通過改變其水熱反應(yīng)時間，得到具有粒徑大小不同的納米級ZnO粉

3、體，通過修飾低表面能物質(zhì)得到了良好的疏水表面，其與水的接觸角可達到131.3°。
　　 (2)制備ZnO/Ag復合膜和粉體材料。在制備ZnO/Ag復合膜過程中，通過對其摻Ag量的改變和優(yōu)化實驗參數(shù)，得到具有微納米級的表面，通過表面修飾低表面能物質(zhì)得到超疏水性表面;對ZnO/Ag超疏水復合膜的研究發(fā)現(xiàn)，通過改變其Ag的摻雜量，得到了最佳ZnO/Ag超疏水表面，其與水的接觸角可達到160.5°。并研究了其在紫外光照射下的潤濕性轉(zhuǎn)換性

4、能，發(fā)現(xiàn)一定量的Ag摻雜可顯著提高其在紫外光照后的潤濕性轉(zhuǎn)換速率，并且在紫外光照與黑暗交替下觀察了ZnO薄膜的超親水與超疏水的可逆轉(zhuǎn)換。通過K-B紙片擴散法觀察到，在一定摻雜量時ZnO/Ag超疏水復合膜對金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌、大腸桿菌以及綠膿桿菌四種菌的抗菌活性優(yōu)于未摻雜的ZnO薄膜。
　　 (3)在制備ZnO/Ag復合膜的理論基礎(chǔ)上，在哈氏合金基體上構(gòu)筑了摻TiO2的ZnO/TiO2超疏水復合膜。在ZnO/TiO2研究

5、的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)，改變摻TiO2量的梯度，得到最佳ZnO/TiO2超疏水復合膜，其與水的接觸角達到159.1°，在紫外光照后其潤濕性轉(zhuǎn)換速率明顯比未摻雜ZnO膜的潤濕性轉(zhuǎn)換速率加快。通過最小抑菌濃度法觀察發(fā)現(xiàn)，ZnO/TiO2樣品對金黃色葡萄球菌可能具有專一特殊的抗菌性能，且一定摻雜量時ZnO/TiO2樣品對四種測試菌最小抑菌濃度可達到62.5～125μg·mL-1，參照HG/T3794.2005標準，可見本實驗的ZnO/TiO2抗菌劑的抗