屏蔽紫外線納米ZnO-TiO-,2-復(fù)合粉體的制備及性能研究.pdf

1、自上世紀(jì)80年代以來，人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境已引起世界各國(guó)的關(guān)注。美國(guó)的Scotto等人在美國(guó)設(shè)立許多地面測(cè)量紫外線觀測(cè)點(diǎn)，測(cè)量結(jié)果表明：地面紫外線輻射量增加明顯，對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康造成了巨大影響。隨著人們的健康意識(shí)的增強(qiáng)，紫外線屏蔽已引起國(guó)內(nèi)外材料學(xué)界的廣泛關(guān)注。傳統(tǒng)的紫外線屏蔽劑大多數(shù)是有機(jī)物，如二苯甲酮系、苯并三唑系、水楊酸酯系等。它們屏蔽紫外線的波長(zhǎng)較短，容易分解，不同程度的存在一定毒性，其紫外線屏蔽性能會(huì)隨著涂層日曬時(shí)間的延

2、長(zhǎng)逐漸降低，最終失效。由于納米材料科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用某些有紫外線屏蔽性能的納米無機(jī)粒子作為抗紫外線添加劑，已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)之一。近年來諸如納米氧化鋅、二氧化鈦和氧化鐵紅等一批無機(jī)粉體的紫外屏蔽劑，因?yàn)橛泻芨叩幕瘜W(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、非遷移性、無味、無毒、無刺激性，使用更為安全，因而倍受青睞。應(yīng)用最廣泛的是納米TiO2、ZnO。納米ZnO、TiO2本身為白色，可以簡(jiǎn)單地加以著色，尤其可貴的是吸收紫外線能力強(qiáng)，對(duì)UVA、UVB都有屏蔽作用

3、，可見光透過率大。因此無機(jī)納米抗紫外劑納米TiO2、ZnO很快登上世界抗紫外線材料的舞臺(tái)，被廣泛應(yīng)用于各類日化產(chǎn)品中，并逐步取代了一些有機(jī)紫外吸收劑。目前研究的方向主要是屏蔽紫外線單一粉體的制備。 雖然納米TiO2和ZnO都有良好的屏蔽紫外線性能，但在紫外長(zhǎng)波段納米TiO2不如納米ZnO；而在紫外中波段，納米TiO2的屏蔽紫外線能力大大高于納米ZnO?？梢灶A(yù)見結(jié)合納米TiO2和ZnO的優(yōu)點(diǎn)可以制得紫外屏蔽性能更加優(yōu)異的廣譜紫外屏

4、蔽劑。納米級(jí)ZnO/TiO2復(fù)合粉體研究應(yīng)用是一個(gè)新穎而有前景的課題。 本課題的主要研究?jī)?nèi)容是納米ZnO/TiO2復(fù)合粉體的制備及其紫外屏蔽性能。以工業(yè)偏鈦酸、ZnCl2為原料制備納米ZnO/TiO2復(fù)合粉體，研究其抗紫外性能，并和單一納米粉體TiO2和ZnO比較分析。實(shí)驗(yàn)研究主要分為三個(gè)部分：(一)納米ZnO/TiO2復(fù)合粉體的制備。探討ph值、添加劑種類及添加量、Zn2+/Ti4+摩爾比等因素對(duì)納米ZnO/TiO2復(fù)合粉體粒

5、徑的影響。(二)納米ZnO/TiO2復(fù)合粉體屏蔽紫外線性能的研究。探討了粉體粒徑、Zn2+/Ti4+摩爾比、煅燒溫度對(duì)ZnO/TiO2復(fù)合粉體屏蔽紫外線性能的影響。(三)比較復(fù)合粉體和單一納米粉體及其機(jī)械混合粉體的紫外線屏蔽的性能。得出結(jié)論如下：(1)在復(fù)合粉體成分相似的條件下，粒徑在40nm～130nm范圍內(nèi)，粒徑越小納米ZnO/TiO2復(fù)合粉體的紫外屏蔽性能越好。(2)基于納米氧化鋅和納米二氧化鈦單一粉體的性質(zhì)，波長(zhǎng)在350nm以下

6、時(shí)，Zn2+/Ti4+摩爾比較低的樣品屏蔽紫外線效果更好；波長(zhǎng)在350nm以上時(shí)，Zn2+/Ti4+摩爾比較高的樣品屏蔽紫外線效果更好。當(dāng)Zn2+/Ti4+摩爾比為1：1時(shí)，納米ZnO/TiO2復(fù)合粉體在整個(gè)UVA和UVB波段都能有效屏蔽紫外線。(3)由于煅燒溫度的升高導(dǎo)致納米ZnO/TiO2復(fù)合粉體成分和復(fù)合粉體粒徑發(fā)生變化，所以煅燒溫度對(duì)復(fù)合粉體的紫外屏蔽性能有明顯影響。當(dāng)反應(yīng)溶液的pH值為7，PEG400為1ml，Zn2+/Ti4