亲疏水性zno纳米材料实际应用探究【字数：10889】
本研究以Zn(Ac)2·2H2O为主要原料，在乙醇、水混合体系中，分别以柠檬酸钠、谷氨酸为形貌控制剂，采用溶剂热法制备亲水、疏水氧化锌。借助扫描电镜（SEM）、X射线粉末衍射仪（XRD）和接触角测试仪分析氧化锌的形貌粒度、晶型以及其疏水、亲水性能。使用氧化锌乙醇分散液对玻璃片进行涂覆处理，并使用马弗炉进行高温煅烧，使玻璃片具有超亲水、疏水性能。测定结果显示，与普通玻璃片对比，涂覆了两种ZnO样品的玻璃片都具有明显的防雾效果；具有亲水性的ZnO纳米球涂覆在玻璃表面对玻璃的透明度有一定影响；涂覆了两种样品的玻璃片在超声处理后均失去防雾效果，说明涂层的耐磨性能还需改进。
目 录
1. 绪论 1
1.1 引言 1
1.2氧化锌纳米材料晶体的特性 1
1.3氧化锌纳米材料的制备方法 2
1.3.1溶剂热反应（水热法和非水溶剂热法） 2
1.3.2化学气相沉积 2
1.3.3喷雾热分解法 3
1.4亲水、疏水性能原理 4
1.5 氧化锌纳米材料亲水、疏水性能研究的现状和实际应用 4
1.6 本研究的目的和意义 6
2.实验部分 7
2.1实验原料 7
2.2实验仪器 7
2.3 ZnO纳米材料的制备 8
2.3.1 ZnO纳米小球的制备 8
2.3.2馒头状ZnO纳米材料制备 8
2.4防雾玻璃的制备 9
2.5 ZnO纳米材料性质的测试 9
2.5.1 X射线衍射分析（XRD） 9
2.5.2表面形貌观察（SEM） 9
2.5.3接触角测试 9
2.6防雾玻璃性能测试 10
3.结果与讨论 11
3.1 样品的结构表征 11
3.1.1样品的SEM测定 11
3.1.2样品的XRD分析 12
3.2样品的接触角测试 13
3.2.1氧化锌纳米小球的接触角测试 13
3.2.2馒头状氧化锌的接触角测试 14
3.3氧化锌纳米小球的防雾性能测试 14 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
3.3.1透明度测试 14
3.3.2亲水性测试 15
3.3.3防雾效果测试 16
3.3.4耐磨性测试 17
3.4馒头状氧化锌的防雾性能测试 18
3.4.1透明度测试 18
3.4.2亲水性测试 18
3.4.3防雾效果测试 18
3.4.4耐磨性测试 20
3.5结论 21
参考书目 22
致谢 24
1. 绪论
1.1 引言
纳米材料是纳米科学和技术重要的研究领域，氧化锌纳米材料在众多纳米材料研究体系中是最重要的研究对象之一[1, 2]。纳米氧化锌是由极细晶粒组成，相对于常规尺寸的氧化锌，其尺寸介于分子、原子和宏观微粒之间，具有许多宏观材料所不具备的表面尺寸和小尺寸效应。因此，纳米氧化锌在化学、生物、电学和物理等领域具有与众不同的用途[3, 4]。
自20世纪初，随着工业化的发展，平面玻璃首先在美国开始生产的规模化和工业化，玻璃开始大规模走进人们的生活。在日常生活和工作中，玻璃常常因为使用环境温度变化，在表面形成雾或者霜，继而干扰光路及光透过率，带来诸多不便，因此玻璃起雾成为急需解决的问题[5]。
目前市场上流行的使玻璃防雾主要有两种方法，分为玻璃涂层防雾和玻璃加热防雾。玻璃涂层防雾法是对玻璃的表面进行涂层，一般选具有导电性和亲水性的材料进行涂覆。通过制备一种超亲水防静电抗菌涂料，来达到防污、防雾、防静电的效果[6]。但这种方法操作复杂，成本较大，而且在防雾性能上不能达到长期防雾的效果。玻璃加热防雾通常使用在酒店浴室玻璃上，通过电加热使镜面温度升高，水蒸气就不会遇到冷的镜面而液化。同时，加热会使镜面上少部分附着的雾气快速蒸发，从而达到防雾的效果。但是其用处比较单一，不适宜大规模使用。相比之下，以氧化锌纳米材料涂覆制备的纳米复合防雾玻璃具有经济适用强，制作简单、绿色环保及自清洁等一系列优点[7]。
1.2氧化锌纳米材料晶体的特性
氧化锌是常用的金属氧化物材料之一。随着压力等条件的改变，ZnO晶体形成几种不同结构的晶体：六边纤锌矿结构、立方闪锌矿结构，以及比较罕见的氯化钠式八面体结构。一般情况下，氧化锌处于稳定状态，其结构为纤锌矿的六方晶体结构[8]，图1中显示其结构。
若以尺度和形态来划分，ZnO 纳米材料分为3种维度：ZnO 纳米颗粒、ZnO 纳米棒、ZnO 纳米薄膜。在纳米材料体系中，ZnO 纳米颗粒是现在纳米材料领域最重要的研究对象之一，在电学、场发射、能源和催化具有显著特点和良好的应用前景[9]。
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图1 ZnO的纤锌矿结构示意图
1.3氧化锌纳米材料的制备方法
制备氧化锌纳米材料的方法很多，同一种方法可以在不同条件下制备不同形貌的氧化锌纳米材料，同一种氧化锌纳米材料结构也可由不同的方法制备。以下介绍制备氧化锌纳米材料的三种主要方法:
目 录
1. 绪论 1
1.1 引言 1
1.2氧化锌纳米材料晶体的特性 1
1.3氧化锌纳米材料的制备方法 2
1.3.1溶剂热反应（水热法和非水溶剂热法） 2
1.3.2化学气相沉积 2
1.3.3喷雾热分解法 3
1.4亲水、疏水性能原理 4
1.5 氧化锌纳米材料亲水、疏水性能研究的现状和实际应用 4
1.6 本研究的目的和意义 6
2.实验部分 7
2.1实验原料 7
2.2实验仪器 7
2.3 ZnO纳米材料的制备 8
2.3.1 ZnO纳米小球的制备 8
2.3.2馒头状ZnO纳米材料制备 8
2.4防雾玻璃的制备 9
2.5 ZnO纳米材料性质的测试 9
2.5.1 X射线衍射分析（XRD） 9
2.5.2表面形貌观察（SEM） 9
2.5.3接触角测试 9
2.6防雾玻璃性能测试 10
3.结果与讨论 11
3.1 样品的结构表征 11
3.1.1样品的SEM测定 11
3.1.2样品的XRD分析 12
3.2样品的接触角测试 13
3.2.1氧化锌纳米小球的接触角测试 13
3.2.2馒头状氧化锌的接触角测试 14
3.3氧化锌纳米小球的防雾性能测试 14 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
3.3.1透明度测试 14
3.3.2亲水性测试 15
3.3.3防雾效果测试 16
3.3.4耐磨性测试 17
3.4馒头状氧化锌的防雾性能测试 18
3.4.1透明度测试 18
3.4.2亲水性测试 18
3.4.3防雾效果测试 18
3.4.4耐磨性测试 20
3.5结论 21
参考书目 22
致谢 24
1. 绪论
1.1 引言
纳米材料是纳米科学和技术重要的研究领域，氧化锌纳米材料在众多纳米材料研究体系中是最重要的研究对象之一[1, 2]。纳米氧化锌是由极细晶粒组成，相对于常规尺寸的氧化锌，其尺寸介于分子、原子和宏观微粒之间，具有许多宏观材料所不具备的表面尺寸和小尺寸效应。因此，纳米氧化锌在化学、生物、电学和物理等领域具有与众不同的用途[3, 4]。
自20世纪初，随着工业化的发展，平面玻璃首先在美国开始生产的规模化和工业化，玻璃开始大规模走进人们的生活。在日常生活和工作中，玻璃常常因为使用环境温度变化，在表面形成雾或者霜，继而干扰光路及光透过率，带来诸多不便，因此玻璃起雾成为急需解决的问题[5]。
目前市场上流行的使玻璃防雾主要有两种方法，分为玻璃涂层防雾和玻璃加热防雾。玻璃涂层防雾法是对玻璃的表面进行涂层，一般选具有导电性和亲水性的材料进行涂覆。通过制备一种超亲水防静电抗菌涂料，来达到防污、防雾、防静电的效果[6]。但这种方法操作复杂，成本较大，而且在防雾性能上不能达到长期防雾的效果。玻璃加热防雾通常使用在酒店浴室玻璃上，通过电加热使镜面温度升高，水蒸气就不会遇到冷的镜面而液化。同时，加热会使镜面上少部分附着的雾气快速蒸发，从而达到防雾的效果。但是其用处比较单一，不适宜大规模使用。相比之下，以氧化锌纳米材料涂覆制备的纳米复合防雾玻璃具有经济适用强，制作简单、绿色环保及自清洁等一系列优点[7]。
1.2氧化锌纳米材料晶体的特性
氧化锌是常用的金属氧化物材料之一。随着压力等条件的改变，ZnO晶体形成几种不同结构的晶体：六边纤锌矿结构、立方闪锌矿结构，以及比较罕见的氯化钠式八面体结构。一般情况下，氧化锌处于稳定状态，其结构为纤锌矿的六方晶体结构[8]，图1中显示其结构。
若以尺度和形态来划分，ZnO 纳米材料分为3种维度：ZnO 纳米颗粒、ZnO 纳米棒、ZnO 纳米薄膜。在纳米材料体系中，ZnO 纳米颗粒是现在纳米材料领域最重要的研究对象之一，在电学、场发射、能源和催化具有显著特点和良好的应用前景[9]。
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图1 ZnO的纤锌矿结构示意图
1.3氧化锌纳米材料的制备方法
制备氧化锌纳米材料的方法很多，同一种方法可以在不同条件下制备不同形貌的氧化锌纳米材料，同一种氧化锌纳米材料结构也可由不同的方法制备。以下介绍制备氧化锌纳米材料的三种主要方法:
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