模板效应下制备ZnO可见光激发光催化剂的初步研究(5)
1.4.5 纳米ZnO用于抗静电复合材料
传统抗静电添加剂主要为炭黑、金属粉和表面活性剂。炭黑作静电添加剂只能得黑色产品，用量大时还会破坏材料的某些力学性能。金属抗静电添加剂一般用量较大，约占复合材料质量的40％，并且加工过程中易被氧化，不易氧化的金、银、铜等较贵重。表面活性剂抗静电添加剂要求环境的潮湿度较高且不耐久。相比较纳米ZnO晶须抗静电效果较好。纳米ZnO晶须添加剂外观为白色疏松状物质，微观结构则为立体四针状单晶体，任意2个针问夹角均约为109°。其优点是：
① 因四针状立体结构易形成有效三文网状导电通道，通过晶须尖端放电和隧道效应达到抗静电目的，并且用量少；
② 纳米ZnO稳定，1720℃直接升华，不易与其他材料发生化学反应，抗静电耐久性好；
③ 纳米ZnO晶须为白色，能满足各种复合材料的色彩要求。
1.5纳米ZnO制备方法
1.5.1 固相法
固相法是按照一定比例混合金属盐或金属氧化物，并研磨煅烧，使其发生固相反应而直接得到纳米粉末。章金兵等[11]将摩尔比1:1的Zn(NO3)2•6H2O和Na2C2O4分别研磨10min，然后再混合研磨20min，分别用去离子水和乙醇洗涤，80℃下干燥4h，待冷却后研细再置于马弗炉中，加热升温至400℃并保温3h，得到浅黄色纳米ZnO。研究表明使用此方法制备的纳米ZnO呈球形，分散性良好，粒径大小为10～20nm，平均粒径14nm。张月等[12]将硫酸锌和氢氧化钠按照摩尔比1:2的量置于研钵中，并向其中加入NaCl，研磨40min，完全反应后分别使用蒸馏水和乙醇洗涤2~2次，室温下干燥，得到纳米ZnO样品。研究表明采用此种室温固相法制备的纳米ZnO为棒状结构，直径约为10nm，长度范围为100～160nm，且与球形纳米ZnO和普通ZnO相比，具有更好的紫外-可见光区吸收性能。才红等[13]以物质量1:1的ZnSO4•7H2O和NaHCO3为初始材料，置于玛瑙研钵中研磨30min，并将混合物分离、洗涤经80℃真空干燥得到ZnO的前驱物ZnCO3。将此前驱物置于微波炉中辐射热分解30min，即可得到纳米ZnO。研究表明，使用室温固相法与微波热分解法相结合制备的纳米ZnO分散性较好，克服了高温煅烧所产生的粒子团聚等问题，但是此方法也存在一个缺点，即采用该方法制备的ZnO粉末中会存在少量未分解的前驱物。固相法制备纳米ZnO不需要溶剂的存在，且工艺简单，易控制反应条件，转化率高，能耗较低无污染，因此在纳米材料的合成方面显示了较大的优势。
1.5.2 化学气相氧化法
化学气相氧化法是指将金属单质或金属化合物蒸发，在气相中被氧化而产生金属氧化物，经冷却后金属氧化物蒸气凝聚为纳米微粒。纳米ZnO粉体的合成是通过单质Zn蒸气在O2氛围中被氧化而得到。Wu等[14]以高化学纯Zn粉作为原材料，在真空室内采用感应加热的方法将Zn粉原材料融化，原子化的Zn将在水冷壁上凝结为Zn纳米颗粒，用2kW级连续CO2激光器以输出功率600W进行照射，同时在激光照射过程中，向真空室内引入0.8～1.2kP的空气即可得到ZnO纳米颗粒。经分析表明，采用此种方法制备的Zn纳米颗粒的平均粒径为35nm，所得ZnO也为纳米级，具体粒径大小与Zn纳米颗粒的退火温度有关。采用化学气相氧化法制备的ZnO纳米微粒的粒径范围为10～20nm，且颗粒的分散性较好，但也存在一些缺点，如纯度低、有剩余原料残留，对设备要求较高等。
1.5.3 气相反应合成法
气相反应合成法经常被用来制备包括金属在内的各种超细粉体，它包括热分解、合成或其他反应，有时还会涉及到氧化反应和气相水解反应[15]。纳米ZnO的气相反应合成法是在大于907℃的高温下，将金属锌或锌合金中的锌蒸发出来，然后使锌蒸气随喷入的氧化性气体一起流动，在此过程中的到纳米ZnO粉体。但是这种方法对设备的要求较高，因此大规模应用在成本上仍存在一些问题。