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(jiàn)的無(wú)機(jī)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(jī)聚合物中，可以制備具有紫外屏蔽功能的有機(jī)-無(wú)機(jī)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(wú)機(jī)納米顆粒具有足夠小的粒徑，而且在有機(jī)聚合物中具有很好的分散性。然而，因?yàn)榧{米顆粒具有量子尺寸效應(yīng)，會(huì)使其紫外線吸收邊發(fā)生藍(lán)移現(xiàn)象，因而不能全波段吸收紫外線，透過(guò)的紫外線往往會(huì)對(duì)透明器件中要保護(hù)的材料或

2、器件造成傷害。通過(guò)對(duì)納米金屬氧化物顆粒進(jìn)行摻雜，能夠?qū)ζ浣麕挾冗M(jìn)行調(diào)節(jié)，從而使其紫外線吸收邊發(fā)生紅移，達(dá)到全波段阻隔紫外線的目的。
　　 論文對(duì)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(shù)脂中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，討論了制備工藝條件對(duì)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(jiàn)光高透過(guò)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(duì)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(shí)間10h、pH=9;對(duì)Zn1-xCoxO納米顆粒的晶體結(jié)構(gòu)、形貌等進(jìn)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(shí)間、改性劑用量、改性時(shí)間等工藝條件對(duì)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(shí)間10h、改性劑用量30 wt％、改性時(shí)間4h;研究了納米顆粒的鈷摻雜量和濃度對(duì)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(huì)明顯增強(qiáng)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(duì)顆粒的表面結(jié)構(gòu)和形貌特征進(jìn)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(guò)簡(jiǎn)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(duì)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(shí)，ZnO/PVB膜材料對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)為350 nm，而Zn