Al2O3-ZnO納米復(fù)合材料的制備及其應(yīng)用研究.pdf

1、晶體材料的物化性能都具有結(jié)構(gòu)敏感性。與理想晶體不同,任何真實(shí)晶體都存在著一定的結(jié)構(gòu)缺陷,并且晶體缺陷類型、數(shù)量及運(yùn)動(dòng)規(guī)律對(duì)晶體材料的諸多性能都會(huì)產(chǎn)生巨大的影響。因此,設(shè)計(jì)和制造晶體缺陷,研究其對(duì)材料結(jié)構(gòu)敏感特性的影響,已成為材料領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。
　　本文以氧化鋅作為研究對(duì)象,將晶體缺陷理論與納米材料制備技術(shù)相結(jié)合,采用二步法制備了Al2O3/ZnO納米復(fù)合粉體,完成了納米氧化鋅體缺陷的設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了對(duì)納米ZnO的功能調(diào)控。通過TG-

2、DTA、XRD、TEM、XPS、ESR等檢測(cè)手段對(duì)復(fù)合粉體進(jìn)行了表征,借助抗菌實(shí)驗(yàn)和光降解亞甲基藍(lán)實(shí)驗(yàn)完成了對(duì)復(fù)合粉體功能調(diào)控的評(píng)估。
　　主要研究工作及結(jié)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(yīng)溫度180℃,反應(yīng)時(shí)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(duì)不同pH值條件下體系的Zeta(ξ)電位測(cè)定發(fā)現(xiàn),AlOOH膠體體系的分散穩(wěn)定機(jī)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(fù)合材料,通過TG-DTA、XRD、TEM、XPS、ESR等表征手段對(duì)復(fù)合粉體進(jìn)行了表征,采用光降解亞甲基藍(lán)實(shí)驗(yàn)考察了Al2O3/ZnO納米復(fù)合材料的光催化性能。并通過對(duì)Al2O3/ZnO納米復(fù)合材料的偶聯(lián)劑改性,獲得了穩(wěn)定的Al2O3/Z

4、nO納米復(fù)合材料分散乳液,系統(tǒng)研究了Al2O3/ZnO納米復(fù)合材料在紡織品上的抗菌、防紫外性能以及其對(duì)染色織物耐日曬牢度的影響,完成了對(duì)復(fù)合粉體功能調(diào)控的評(píng)估。具體結(jié)論如下:
　　(1) XRD分析表明在復(fù)合材料中,Al2O3并沒有影響ZnO的晶體結(jié)構(gòu)。TEM分析表明Al2O3使ZnO的粒徑減小并增強(qiáng)了它的分散性。XPS分析表明Al2O3是以包裹體的形式與ZnO復(fù)合,在ZnO晶體中形成了體缺陷。ESR測(cè)試表明復(fù)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(lán)(MB)降解實(shí)驗(yàn)可知:紫外燈下對(duì)MB的降解速率大大高于可見光下對(duì)MB的降解速率,Al2O3與ZnO復(fù)合后,ZnO的光催化性能得到很大的抑制,Al2O3濃度在2.5％時(shí),納米復(fù)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(duì)高氯酸銨(AP)的熱催化實(shí)驗(yàn)可知:Al2O3與 ZnO復(fù)合后,ZnO的熱催化性能得到很大的提高,Al2O3濃度為2.5％時(shí),納米復(fù)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(fù)合粉體經(jīng)過三乙醇胺預(yù)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(qiáng),分散過程中的軟團(tuán)聚減少,在水中的分散穩(wěn)定性大大提高,長(zhǎng)時(shí)間放置后依然具有很好的分散性。
　　(4)抗紫外、抗菌性能測(cè)試結(jié)果表明:經(jīng)Al2O3/ZnO納米復(fù)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