氧化鋅的制備及性能研究.pdf

1、氧化鋅作為一種寬帶隙的半導(dǎo)體材料，是一種新型多功能無機(jī)材料。由于本身具有優(yōu)良的光學(xué)、電學(xué)、潤濕性以及抗菌性等優(yōu)良性能，在光電材料、納米材料、光催化材料以及無機(jī)抗菌材料方面都有非常廣泛的應(yīng)用。近年來，對氧化鋅進(jìn)行改性來提高它的潤濕性轉(zhuǎn)換速率、光催化性能以及抗菌性能等方面的研究備受關(guān)注，也應(yīng)用在自清潔、“光開關(guān)”以及無機(jī)抗菌劑等諸多方面。它的實(shí)現(xiàn)不論是對高科技的發(fā)展，還是日常生活等方面都將產(chǎn)生重大而深遠(yuǎn)的影響。
　　 本論文基于固體

2、表面浸潤性理論，通過改變影響固體表面潤濕性的兩個因素——表面自由能和表面結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)出超疏水表面，實(shí)現(xiàn)了對固體表面浸潤性的控制，獲得了潤濕性轉(zhuǎn)換速率良好的超疏水表面，為氧化鋅在潤濕性轉(zhuǎn)換方面的進(jìn)一步應(yīng)用奠定了理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。并且針對氧化鋅的抗菌性能及其抗菌機(jī)理等方面問題進(jìn)行了初步研究。
　　 本論文的主要內(nèi)容如下:
　　 (1)采用水熱法制備了納米ZnO粉體材料。通過改變其水熱反應(yīng)時間，得到具有粒徑大小不同的納米級ZnO粉

3、體，通過修飾低表面能物質(zhì)得到了良好的疏水表面，其與水的接觸角可達(dá)到131.3°。
　　 (2)制備ZnO/Ag復(fù)合膜和粉體材料。在制備ZnO/Ag復(fù)合膜過程中，通過對其摻Ag量的改變和優(yōu)化實(shí)驗(yàn)參數(shù)，得到具有微納米級的表面，通過表面修飾低表面能物質(zhì)得到超疏水性表面;對ZnO/Ag超疏水復(fù)合膜的研究發(fā)現(xiàn)，通過改變其Ag的摻雜量，得到了最佳ZnO/Ag超疏水表面，其與水的接觸角可達(dá)到160.5°。并研究了其在紫外光照射下的潤濕性轉(zhuǎn)換性

4、能，發(fā)現(xiàn)一定量的Ag摻雜可顯著提高其在紫外光照后的潤濕性轉(zhuǎn)換速率，并且在紫外光照與黑暗交替下觀察了ZnO薄膜的超親水與超疏水的可逆轉(zhuǎn)換。通過K-B紙片擴(kuò)散法觀察到，在一定摻雜量時ZnO/Ag超疏水復(fù)合膜對金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌、大腸桿菌以及綠膿桿菌四種菌的抗菌活性優(yōu)于未摻雜的ZnO薄膜。
　　 (3)在制備ZnO/Ag復(fù)合膜的理論基礎(chǔ)上，在哈氏合金基體上構(gòu)筑了摻TiO2的ZnO/TiO2超疏水復(fù)合膜。在ZnO/TiO2研究

5、的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)，改變摻TiO2量的梯度，得到最佳ZnO/TiO2超疏水復(fù)合膜，其與水的接觸角達(dá)到159.1°，在紫外光照后其潤濕性轉(zhuǎn)換速率明顯比未摻雜ZnO膜的潤濕性轉(zhuǎn)換速率加快。通過最小抑菌濃度法觀察發(fā)現(xiàn)，ZnO/TiO2樣品對金黃色葡萄球菌可能具有專一特殊的抗菌性能，且一定摻雜量時ZnO/TiO2樣品對四種測試菌最小抑菌濃度可達(dá)到62.5～125μg·mL-1，參照HG/T3794.2005標(biāo)準(zhǔn)，可見本實(shí)驗(yàn)的ZnO/TiO2抗菌劑的抗