Zn1-xCoxO透明納米分散體及其PVB復(fù)合膜材料的制備及性能研究.pdf

1、常見的無機紫外屏蔽物質(zhì)主要包括TiO2、ZnO、CeO2、SiO2等，將其添加到透明有機聚合物中，可以制備具有紫外屏蔽功能的有機-無機納米復(fù)合材料，在紫外阻隔透明器件或材料領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景。為了保證該復(fù)合材料的高透明特性，要求無機納米顆粒具有足夠小的粒徑，而且在有機聚合物中具有很好的分散性。然而，因為納米顆粒具有量子尺寸效應(yīng)，會使其紫外線吸收邊發(fā)生藍移現(xiàn)象，因而不能全波段吸收紫外線，透過的紫外線往往會對透明器件中要保護的材料或

2、器件造成傷害。通過對納米金屬氧化物顆粒進行摻雜，能夠?qū)ζ浣麕挾冗M行調(diào)節(jié)，從而使其紫外線吸收邊發(fā)生紅移，達到全波段阻隔紫外線的目的。
　　 論文對摻鈷氧化鋅（Zn1-xCoxO）透明納米分散體的制備及其在聚乙烯醇縮丁醛(PVB)樹脂中的應(yīng)用進行了研究，討論了制備工藝條件對材料紫外線吸收邊波段的影響，制備出了既能完全阻隔紫外線，又能保持可見光高透過率的分散體和復(fù)合膜材料。主要的研究結(jié)果如下:
　　 1.采用溶劑熱法制備了摻

3、鈷氧化鋅納米顆粒。研究了制備工藝條件對Zn1-xCoxO納米顆粒光吸收性能的影響，發(fā)現(xiàn)Co摻雜能夠有效地使納米顆粒的紫外線吸收邊發(fā)生紅移，確定了適宜的制備工藝條件為:溶劑熱溫度140℃、溶劑熱時間10h、pH=9;對Zn1-xCoxO納米顆粒的晶體結(jié)構(gòu)、形貌等進行了表征，結(jié)果表明:Co摻雜并未改變其六纖鋅礦結(jié)構(gòu)，摻雜的納米顆粒比未摻雜的顆粒的粒徑小。
　　 2.采用一步溶劑熱法制備了Zn1-xCoxO醇相透明分散體，考察了鈷的摻

4、雜摩爾百分比、溶劑熱溫度、溶劑熱時間、改性劑用量、改性時間等工藝條件對納米顆粒在醇相中分散性能的影響，確定了適宜的反應(yīng)條件為溶劑熱溫度140℃、溶劑熱時間10h、改性劑用量30 wt％、改性時間4h;研究了納米顆粒的鈷摻雜量和濃度對分散體光學(xué)性能的影響，發(fā)現(xiàn)摻雜摩爾比或濃度的增加都會明顯增強分散體紫外線吸收邊紅移的效果;采用XRD、TEM、XPS、FT-IR等表征手段對顆粒的表面結(jié)構(gòu)和形貌特征進行了分析，結(jié)果表明:改性后樣品仍為六纖鋅礦

5、結(jié)構(gòu)，表面活性劑與納米顆粒表面的-OH相互作用并在其表面均勻包覆，使納米顆粒能夠穩(wěn)定的分散在乙醇介質(zhì)中。
　　 3.通過簡單的溶液共混法制備了Zn1-xCoxO/PVB透明復(fù)合膜材料。研究了納米顆粒的鈷摻雜摩爾比和添加量對復(fù)合膜材料光學(xué)性能的影響，結(jié)果表明:鈷摻雜摩爾比和添加量的增加都能使復(fù)合膜材料的紫外線吸收邊發(fā)生紅移現(xiàn)象，在相同的納米顆粒添加量下，當(dāng)紫外線屏蔽率為95％時，ZnO/PVB膜材料對應(yīng)的波長為350 nm，而Zn