納米氧化鋅晶體在棉纖維表面的在位生長及其影響因素探討.pdf

1、氧化鋅是一種直接帶隙的寬禁帶半導體材料，室溫下禁帶寬度為3.37eV，激子束縛能高達60meV，是最重要的光電子半導體之一。與普通氧化鋅相比，納米氧化鋅尺寸小，比表面大，呈現(xiàn)出表面效應、體積效應及量子隧道效應等特殊性質，具有熒光性、壓電性、光催化、光吸收和散射紫外光等能力，廣泛應用于壓電傳感器、變阻器、熒光體、紫外屏蔽材料和光催化劑等方面。 作為金屬氧化物，氧化鋅能夠通過反射和折射達到屏蔽紫外線的目的，同時由于量子尺寸效應，納米

2、氧化鋅能夠有效衰減紫外線，尤其是波長為280—320nm的紫外線。此外，在紫外線照射下，納米氧化鋅能在水和空氣(氧氣)中，自行分解出自由移動的帶負電的電子(e^)，留下帶正電的空穴(H+)，激活空氣中的氧變?yōu)榛钚匝酰c多種有機物發(fā)生氧化反應從而具有殺菌除臭作用。因此，若將納米氧化鋅處理到織物上，可賦予織物紫外屏蔽和抗菌除臭等特殊功能。 目前，在紡織業(yè)上，納米氧化鋅主要是通過共混紡絲和后整理兩種方法處理到纖維或織物上。但上述方法存

3、在許多缺點，如二者都需要事先制備納米粉體，制作過程復雜，能耗大，成本高；同時這兩種方法會使納米氧化鋅超細粉體包裹在纖維內或包覆于粘合劑內，無法與氧氣、水分充分接觸，完全發(fā)揮光催化作用，使其織物抗菌除臭等功能大大降低。因此，通過在位生長的方式在纖維表面獲得納米ZnO晶體，賦予纖維或織物特殊的功能性是目前的研究熱點。 在陶瓷、玻璃、不銹鋼等基底上制備ZnO納米晶體取向膜的研究報道很多，但在聚合物纖維材料表面通過在位生長的方式制備Zn

4、O晶體的研究報道較少。香港理工大學John H．Xin等人先在棉纖維表面形成ZnO晶種，然后通過水熱反應實現(xiàn)了納米ZnO在棉纖維表面上的在位生長，但沒有詳細探討水熱反應條件對晶體生長規(guī)律的影響。 本文借鑒參考文獻[57～59]，首次采用SiO2溶膠對棉織物進行預處理，然后以硝酸鋅和六亞甲基四胺為反應原料，通過低溫水熱和晶格化處理的方法，實現(xiàn)納米氧化鋅的在位生長，并通過UPF、XRD、ICP、SEM及FE—SEM等測試手段，探討了

5、二氧化硅溶膠性質、水熱處理條件和晶格化處理條件等因素對氧化鋅在位生長規(guī)律及晶體的結構形態(tài)等性質的影響，確定了較為理想的反應參數(shù)。 當水熱反應溫度80℃、保溫時間2.5h、鋅鹽濃度為0.02mol/L、堿鋅摩爾比0.5：1時，織物表面納米氧化鋅晶體含量及結晶性較高。納米氧化鋅晶體的含量與二氧化硅溶膠的用量呈線性增加趨勢，晶體結晶完整性也隨之逐漸提高；不同粒徑的二氧化硅溶膠對織物表面氧化鋅晶體的含量和結晶性均有影響，當二氧化硅溶膠粒