ZnO，TiO-,2-，ZnO-TiO-,2-復(fù)合粉體的制備及紫外-可見吸收性能的研究.pdf

1、隨著人類健康意識(shí)的增強(qiáng)和納米材料科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，相對傳統(tǒng)有機(jī)抗紫外劑，納米ZnO和TiO2因其具有光學(xué)性能良好、化學(xué)性能穩(wěn)定、無毒等優(yōu)點(diǎn)，已成為紫外屏蔽領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。然而鑒于二者在不同紫外波段的屏蔽能力不同，納米ZnO-TiO2復(fù)合粉體由于結(jié)合了ZnO和TiO2的優(yōu)點(diǎn)，作為一種性能優(yōu)異的廣譜紫外屏蔽劑，其應(yīng)用亦為一個(gè)新穎而有前景的研究課題。本論文主要針對納米ZnO、TiO2及ZnO-TiO2復(fù)合粉體的制備及其合成條件對紫外-可見光吸收

2、性能的影響進(jìn)行了研究，從而為紫外屏蔽劑的研究提供了實(shí)驗(yàn)和理論依據(jù)。 首先以ZnSO4·7H2O和Na2CO3為主要原料，采用共沉淀法反應(yīng)得到納米ZnO粉體。討論了煅燒溫度及分散劑種類對ZnO紫外-可見吸收性能的影響。通過XRD、TEM、紫外-可見吸收光譜對粉體成分、形貌及性能進(jìn)行表征。XRD結(jié)果表明在300℃以上的溫度下熱處理2h，全部轉(zhuǎn)化為六角纖鋅礦結(jié)構(gòu)的ZnO。由TEM照片可知，煅燒溫度為400℃的粉體粒徑約為10nm，且隨

3、著溫度升高，晶粒變大。紫外-可見吸收光譜表明當(dāng)溫度低于500℃時(shí)，其紫外-可見光吸收性能取決于結(jié)晶程度，煅燒溫度越高吸收性能越好。而熱處理溫度高于500℃時(shí)，紫外-可見光吸收性能取決于顆粒大小，溫度越高吸收性能越差。500℃煅燒得到的納米ZnO粉體在370nm處紫外光吸光度可達(dá)到99％，且在可見光區(qū)有良好的透光度。進(jìn)一步對制備過程進(jìn)行完善，在制備過程中加入不同分散劑（PVP，PEG）后，對500℃煅燒得到的納米ZnO粉體的紫外-可見光吸

4、收性能檢測，加PVP的最好，優(yōu)于加PEG和不加分散劑的。 其次以TiCl4和NH3·H2O為主要原料，采用共沉淀法反應(yīng)得到納米TiO2粉體。通過XRD、TEM、紫外-可見吸收光譜對粉體成分、形貌及性能進(jìn)行表征。XRD結(jié)果表明在400℃的溫度下熱處理2h，前驅(qū)體將全部轉(zhuǎn)化為銳鈦礦結(jié)構(gòu)的TiO2；在600℃的溫度下熱處理2h，前驅(qū)體將轉(zhuǎn)化為銳鈦礦結(jié)構(gòu)和金紅石結(jié)構(gòu)混合的TiO2；在800℃的溫度下熱處理2h，前驅(qū)體將全部轉(zhuǎn)化為金紅石結(jié)

5、構(gòu)的TiO2。由TEM照片可知隨著煅燒溫度的升高（400℃、600℃、800℃），納米TiO2粉體的晶粒尺寸隨溫的升高而明顯增大。紫外-可見吸收光譜表明，700℃煅燒得到的納米TiO2粉體在200nm-220nm處紫外光吸收度最大，而在600℃煅燒得到的納米TiO2粉體在220nm-400nm處紫外光吸收度最大，且在可見光區(qū)均有良好的透光度。 最后以TiCl4、ZnCl2與NH3·H2O為主要原料，采用沉淀法反應(yīng)得到前軀體，將其

6、在300℃-900℃的溫度下熱處理2h得到納米ZnO-TiO2復(fù)合粉體。XRD結(jié)果表明當(dāng)鍛燒溫度為600℃時(shí)，ZnO/TiO2復(fù)合粉體含有少量ZnO，TiO2以銳鈦礦晶型存在，當(dāng)鍛燒溫度為800℃時(shí)，ZnO/TiO2復(fù)合粉體成分只有金紅石型TiO2和鈦酸鋅。從結(jié)果可以得出，隨著溫度的升高，金紅石型TiO2含量和鈦酸鋅含量增加。由TEM照片可知隨著煅燒溫度的升高，復(fù)合粉體的平均粒徑增大。也可以看出該復(fù)合顆粒的粒徑分布范圍比較窄，該復(fù)合粒子