納米氧化鋅(ZnO)是一種新型的精細(xì)無機(jī)化工材料,其粒徑介于1-100nm,由于其粒子尺寸小、比表面積大，因而具有明顯的表面與界面效應(yīng),量子尺寸效應(yīng),體積效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)以及高透明度、高分散性等特點(diǎn),使得其具有很好的壓電性、導(dǎo)電性、熒光性、無毒和殺菌、非遷移性、吸收和散射紫外線能力等，被廣泛地應(yīng)用于壓敏電阻、壓電材料、靜電材料、熒光體、化妝品、氣體傳感器、變阻器、圖象記錄材料、磁性材料、紫外線屏蔽材料、高效催化劑、光催化劑以及抗菌劑等,尤其是作為抗菌劑,以其長效性、耐高溫等優(yōu)點(diǎn)受到人們的關(guān)注,并已經(jīng)在橡膠、塑料、染料、油墨、涂料、玻璃、壓電陶瓷、光電子以及日用化工等領(lǐng)域獲得應(yīng)用,開發(fā)利用前景廣闊。

2 納米氧化鋅的應(yīng)用

納米氧化鋅作為一種新型功能抗菌材料,在磁、電、光、敏感、抗菌消毒、紫外線屏等方面具有廣泛的用途。

2.1 在橡膠工業(yè)中的應(yīng)用

納米氧化鋅是橡膠工業(yè)中最有效的無機(jī)活性劑和硫化促進(jìn)劑。納米氧化鋅具有顆粒微小，比表面積大,分散性好,疏松多孔,流動(dòng)性好等物理化學(xué)特性,因此,與橡膠的親和性好,熔煉時(shí)易分散，膠料生熱低,扯斷變形小,彈性好,可用于改善材料的工藝性能和物理性能。用于制造高速耐磨的橡膠制品,如飛機(jī)輪胎、高級轎車用的子午線輪胎等,具有防止老化、抗摩擦著火、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn),可大幅度提高橡膠制品的光潔度、機(jī)械強(qiáng)度、耐溫和耐老化性能,特別是耐磨性能。另外，氧化鋅作為橡膠制品中硫化體系的必用助劑,其填充量較高,一般為5份左右。由于氧化鋅比重大,填充量大,其對膠料密度的影響非常大,對制品使用壽命和能源消耗都不利。而使用納米氧化鋅,其用量僅為等級氧化鋅用量的30%-50%,這樣不僅降低了生產(chǎn)成本,而且在強(qiáng)伸性能、生熱、老化等方面的性能遠(yuǎn)優(yōu)于普通氧化鋅。

2.2 在塑料工業(yè)中的應(yīng)用

納米氧化鋅對各種復(fù)合材料的力學(xué)性能有明顯的增強(qiáng)效果。作為抗菌劑,其抗菌效果也是很明顯的。通過研究納米氧化鋅在丙烯酸樹脂中抗菌效果,結(jié)果表明,納米氧化鋅有很好的殺菌效果，且對葡萄球菌的殺菌效果好于大腸桿菌;當(dāng)納米氧化鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%時(shí)，5min 內(nèi)對金黃色葡萄球菌的殺菌率為98.86%,對大腸桿菌的殺菌率為99.93%;納米氧化鋅/PP復(fù)合材料的抗菌性能研究結(jié)果表明,對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌都有一定的殺菌效果,且在光照下的殺菌效果更好，PP/納米ZnO 復(fù)合材料的具有抗菌性同時(shí)在光照條件下和加入偶聯(lián)劑均能提高復(fù)合材料的抗菌性能。研究發(fā)現(xiàn),改性納米氧化鋅具有優(yōu)異的抗菌性和可控光降解性能。納米氧化鋅改性后與PP 混合有很好的流動(dòng)性,偶聯(lián)劑用量對其流動(dòng)性起到很關(guān)鍵的作用;納米氧化鋅有很好的抗菌效率,抗菌的時(shí)效性也很好,兩個(gè)月之后的抗菌率還能保持很好;納米氧化鋅對PP 的自然光降解具有一定的催化作用,可用作PP 材料可控光降解的光敏劑。

2.4 在涂料方面的應(yīng)用

納米氧化鋅與其他納米材料配合用于建筑內(nèi)外墻乳液涂料及其他涂料中,可使涂層具有屏蔽紫外線、吸收紅外線及抗菌防霉的作用,同時(shí)還具有增稠作用,以便于顏料分散的穩(wěn)定性。在乳膠漆中使用納米氧化鋅可以增大乳膠漆對紫外線輻射的抵抗力,減弱乳膠漆對潮濕環(huán)境條件下的敏感性,提高耐老化性。納米氧化鋅能夠散射光線，使乳膠漆的遮蓋力得到一定程度的改善。采用納米氧化鋅作原料制成的船舶專用涂料,不僅可以起到屏蔽紫外線的作用,而且可以殺死各種微生物，從而提高航行速度并延長檢修期限。此外,用納米氧化鋅制造的汽車專用變色顏料,添加在金屬閃光的面漆中,隨著角度的變化,能使涂層產(chǎn)生豐富而神秘的“顏色效應(yīng)”,使車身表面產(chǎn)生較好的成像效果,增輝閃光,深受汽車配色專家的偏愛。

2.5 用作催化劑

納米氧化鋅因?yàn)闅怏w通過的擴(kuò)散速度比較快,因此是一種極好的催化劑,納米氧化鋅因其尺寸小、比表面積大，表面鍵性和顆粒內(nèi)部的不同，表面原子配位不全等,導(dǎo)致表面的活性位置增多，形成了凸凹不平的原子臺(tái)階,加大了反應(yīng)接觸面，納米氧化鋅的催化活性和選擇性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其傳統(tǒng)催化劑。納米氧化鋅還是一種很好的光催化劑。水中的有害有機(jī)物質(zhì)如有機(jī)氯化物、農(nóng)藥、表面活性劑、色素等,用目前的水處理技術(shù)充分去除是很困難的,而納米氧化鋅作為光催化劑可以使有機(jī)物。分解。研究表面,納米氧化鋅粒子的反應(yīng)速率是普通氧化鋅粒子的10-1000倍,而且與普通粒子相比,它幾乎不引起光的散射,且有大的比表面積和寬的能帶,因此被認(rèn)為是極具應(yīng)用前景的光催化劑之一。