氮摻雜納米ZnO的制備及其抗菌防紫外性研究.pdf

1、晶體材料的電、磁、聲、光、熱和力學(xué)性能，都具有結(jié)構(gòu)敏感性。晶體缺陷對晶體結(jié)構(gòu)具有巨大的影響，摻雜是獲得晶體缺陷的有效手段。 通過特殊元素完成對納米晶氧化物的摻雜取代、促進(jìn)晶體材料的結(jié)構(gòu)敏感性的研究近來已被廣泛關(guān)注。如何控制缺陷的形成、類型及變化已成為晶體材料領(lǐng)域研究的重要課題。 本文以Zn(NO3)2·6H2O、尿素為原料，通過燃燒法，實(shí)現(xiàn)納米ZnO的瞬態(tài)氮摻雜。在此基礎(chǔ)上對晶體缺陷化學(xué)-熱力學(xué)公式和晶體化學(xué)原理進(jìn)行理論

2、上研究，計(jì)算理論絕熱燃燒火焰溫度，完成了氮摻雜納米氧化鋅的優(yōu)化設(shè)計(jì)。 通過X射線衍射( XRD)、透射電鏡(TEM)、掃描電鏡(SEM)、紅外光譜(IR)、光電子能譜(XPS)對粉體進(jìn)行表征，研究制備過程中影響納米氮摻雜ZnO性能的各種因素，借助差熱分析對制備機(jī)理進(jìn)行探討。在此基礎(chǔ)上，通過對氮摻雜納米ZnO的偶聯(lián)劑改性，獲得穩(wěn)定的氮摻雜納米ZnO分散乳液。參照FZ/T73023-2006中國人民共和國紡織行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)——抗菌針織品及

3、AATCC183-2004紫外輻射通過織物的透射或阻擋性能，系統(tǒng)研究了氮摻雜納米ZnO對紡織品的抗菌、防紫外性能。 主要研究工作和成果如下： ①瞬態(tài)氮摻雜過程中，尿素既是燃料為摻雜反應(yīng)提供能量，又是氮源。同時(shí)分解所釋放氣體的膨脹效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了微晶間的有效阻聚。完成了傳統(tǒng)工藝中制備、陳化、洗滌、干燥、煅燒、研磨等多道工序的減并，制備出高性能氮摻雜納米級粉色ZnO粉體。 ②利用熱力學(xué)公式對理論絕熱燃燒火焰溫度進(jìn)行了計(jì)算

4、，得到最佳工藝優(yōu)化：燃料與物料摩爾比4.920；環(huán)境溫度800℃；Zn(NO3)2-6H2O水溶液的濃度60g/L。通過此種工藝所得到的粉體綜合性能最好，平均粒度為30nm，氮摻量為1.02％，晶相與標(biāo)準(zhǔn)立方相ZnO衍射峰完全一致，沒有其他雜相出現(xiàn)，顏色為均勻的粉色。 ③改性過程中，以多羥基化合物三乙醇胺為橋基，對氮摻雜納米ZnO進(jìn)行表面預(yù)修飾，增加納米粒子表面的羥基基團(tuán)，在水介質(zhì)中采用球磨工藝實(shí)施硅烷偶聯(lián)劑改性，減少分散過程的

5、軟團(tuán)聚，獲得高濃度氮摻雜納米ZnO水性分散漿料。 ④經(jīng)氮摻雜納米ZnO整理過的棉織物，紫外防護(hù)因子測試結(jié)果表明：UPF指數(shù)從4.5提升至52，并具有較好的水洗牢度，水洗20次仍然保持同樣的抗紫外性。 ⑤抗菌性不受環(huán)境影響，即使在無光情況下也表現(xiàn)出極好的抗菌性能，且抑菌圈、抑菌率實(shí)驗(yàn)及氮摻雜納米氧化鋅整理后的織物抑菌率達(dá)到99％。并結(jié)合瓊脂球面擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)理論，指導(dǎo)抑菌圈實(shí)際測試，解釋氮摻雜納米ZnO抑菌機(jī)理。 本文