纳米氧化锌表面包覆二氧化硅的性能研究.pdf

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1、第39卷第3期当代化工Vo1．39，No．32010年6月ContemporaryChemicalIndustryJune，2010纳米氧化锌表面包覆二氧化硅的性能研究邱文杰，才红，张永利(韩山师范学院化学系，广东潮州521041)摘要：采用直接沉淀法制备了纳米ZnO，以ZnSO·7H20和Na2CO，为原料，并用硅酸钠水解生成的SiO对其进行了表面包覆改性。通过采用红外吸收光谱(FT—IR)，X射线衍射(Ⅺ)对改性前后的ZnO进行表征。结果表明，ZnO表面形成的包覆物是以非晶态形式存在的，改性后纳米ZnO对紫外光的屏蔽性能有所下降，光催化活性明显下

2、降，进～步证明了纳米ZnO颗粒表面存在二氧化硅包覆层，使纳米ZnO稳定化。关键词：纳米氧化锌；二氧化硅；包覆；表面改性中图分类号：TQ139文献标识码：A文章编号：1671—0460(2010)03—0242—03纳米氧化锌是一种多功能性的新型无机材料。能高，极易团聚，而无法发挥其特性，所以必须对它在催化、光学等方面都有特殊功能，使其在许多其表面进行改性减少粉体的团聚以及降低光催化领域都有重要的应用价值，具有普通氧化锌无法比活性。本文通过对包覆二氧化硅包覆前后的纳米氧较的特殊性和用途。由于其有特殊的性质和广泛的化锌进行红外光谱和x射线衍射表征对比以及

3、光应用，所以对纳米氧化锌的制备、性质及其改性后催化活性IS]、紫外屏蔽性能等方面的对比，证明改性的性质进行研究已成为纳米研究领域的热点之一。前后纳米ZnO的某些性能特征的不同。纳米氧化锌的制备方法有多种，通常有微乳液l实验部分法[】。】、均相沉淀法、直接沉淀法等。但是微乳液法具有成本高、周期长、产量小的缺点；均相法反应时间1．1实验试剂与设备长，而且反应温度较高；直接沉淀法操作比较简单，主要实验试剂：ZnSO4·7H2O；Na2CO3；Na2SiO3；而且成本比较低，产品的纯度高，便于工业的大量甲基橙。生产[31。由于纳米氧化锌粒径小，比表面积大和表

4、面实验设备见表1。表I实验设备明细表Table1Laboratoryequipmentlist1．2纳米ZnO的制备、表面包覆体积的0．1mol／LZnSO溶液，同时保持强烈搅拌；1．2．1直接沉淀法制备纳米ZnO滴加结束后继续搅拌lh；静置分层，用蒸馏水与乙取100mL0．1mol／LNa2CO3于烧杯中，置于磁醇淋洗数次后抽滤；将中间产物80℃烘干2—3h，力加热搅拌器上加热，温度达到80℃逐滴加入等得到白色干凝胶；将其于500℃下煅烧5h，仔细研基金项目：韩山师范学院青年基金项目。收稿日期：2010—02—26作者简介：邱文杰(1986一)，男

5、，广东潮州人。通讯作者：才红(1979一)，硕士，讲师。E—mail：tiddychen@163．tom，TEL：0768—2522691。邱文杰，等：纳米氧化锌表面包覆二氧化硅的性能研究243磨得到纳米ZnO。米ZnO粉体的红外图谱，发现表面膜包覆前后纳米1．2．2纳米ZnO表面包覆实验ZnO在大概3500cm。左右处均出现明显的吸收将W(ZnO)=20％～30％的去离子水浆液在超峰，这是一OH的伸缩振动吸收峰；然而在SiO包覆声波中震荡30min。在磁力搅拌下滴加0．05mol／L后纳米ZnO粉体的红外图谱中，在1l17cm处出Na2SiO3溶液

6、，调节浆液的pH值至9．5。在85～90现了新的吸收峰，可确定为Si一0一Zn键的振动吸收℃继续滴加Na：SiO，，控制化学计量SiOJZnO(质量峰。说明ZnO与SiO发生了键合作用，无定型水合比)=2～5％，用稀硫酸调节浆液的pH值至8．5，陈氧化硅以羟基形式牢固地键合到ZnO表面，生成了化2h。产物经过滤、洗涤、干燥，得到SiO：包覆的纳ZnO／SiO2复合材料。米ZnO粉体。2．2粉体包覆前后ZnO的X射线衍射分析1．2．3粉体包覆前后ZnO的光催化活性通过图2(a)、图2(b)的对比可以看出，纳米ZnO分别取两个250mL的锥形瓶，向瓶中加

7、入100表面包膜前后的峰形基本一致，没有发现SiO：的特mL的l2．5mg／L的甲基橙溶液，分别以SiO包覆征峰。前后的纳米ZnO粉体作为催化剂，投加量为1．50g／L，在磁力搅拌15min后，太阳光的照射5h，每隔1h取样，在离心机中离心10min，取上清液，然后采用752S紫外可见分光光度计在甲基橙的最佳波长(一=464nrl1)下，测定甲基橙的吸光度。2样品的分析与表征利用MAGNA550(II)型傅立叶红外光谱仪(IR)表征样品的表面结构，采用XD一2X射线衍射仪对粉体进行表征，采用752S紫外可见分光光度计测定ZnO改性前后的光催化活性和紫

8、外屏蔽性能。2．1粉体包覆前后ZnO的FT—IR分析如图1(a)、1(b)，通过对比SiO包覆前后的纳(bJ