納米氧化鋅晶體在棉纖維表面的在位生長(zhǎng)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(dǎo)體材料，室溫下禁帶寬度為3.37eV，激子束縛能高達(dá)60meV，是最重要的光電子半導(dǎo)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(yīng)、體積效應(yīng)及量子隧道效應(yīng)等特殊性質(zhì)，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(yīng)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(guò)反射和折射達(dá)到屏蔽紫外線的目的，同時(shí)由于量子尺寸效應(yīng)，納米

2、氧化鋅能夠有效衰減紫外線，尤其是波長(zhǎng)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(dòng)的帶負(fù)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?，與多種有機(jī)物發(fā)生氧化反應(yīng)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(guò)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(diǎn)，如二者都需要事先制備納米粉體，制作過(guò)程復(fù)雜，能耗大，成本高；同時(shí)這兩種方法會(huì)使納米氧化鋅超細(xì)粉體包裹在纖維內(nèi)或包覆于粘合劑內(nèi)，無(wú)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(guò)在位生長(zhǎng)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(diǎn)。 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(bào)道很多，但在聚合物纖維材料表面通過(guò)在位生長(zhǎng)的方式制備Zn

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

5、二氧化硅溶膠性質(zhì)、水熱處理?xiàng)l件和晶格化處理?xiàng)l件等因素對(duì)氧化鋅在位生長(zhǎng)規(guī)律及晶體的結(jié)構(gòu)形態(tài)等性質(zhì)的影響，確定了較為理想的反應(yīng)參數(shù)。 當(dāng)水熱反應(yīng)溫度80℃、保溫時(shí)間2.5h、鋅鹽濃度為0.02mol/L、堿鋅摩爾比0.5：1時(shí)，織物表面納米氧化鋅晶體含量及結(jié)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(shì)，晶體結(jié)晶完整性也隨之逐漸提高；不同粒徑的二氧化硅溶膠對(duì)織物表面氧化鋅晶體的含量和結(jié)晶性均有影響，當(dāng)二氧化硅溶膠粒