納米技術作為一種成熟的科技手段,已經廣泛應用在不同領域中。結構多變化的納米材料為更加優異的性能提供了可能。氧化鋅是一種 II-VI族化合物半導體,帶隙約 3. 3 eV,激子束縛能高達60 meV.據此,ZnO 已經在太陽能電池、氣體傳感器、激光二極管、壓電材料等方面展現出良好的應用前景[1 -2].由于晶粒的細微化,其表面電子結構和晶體結構發生變化,產生了宏觀物體所不具有的表面效應、體積效應、量子尺寸效應和宏觀隧道效應以及高透明度、高分散性等特點[3].納米ZnO 材料受到越來越多的關注,如以紡織品作為基底,納米 ZnO 作為改性材料達到紡織品功能性整理的效果[4 -8].
在反應溶液中加入表面活性劑是一種控制和修飾納米材料向著獨特形貌和尺寸生長、沉降的簡單且直接的方法[9 -10].表面活性劑 APG 作為結構誘導劑能夠出色的控制納米 ZnO 的生長方式,并且APG 是一種安全無毒、生物降解性好、對皮膚無刺激和配伍性良好的非離子型“綠色表面活性劑”.
通過在反應液中添加 APG 得到花瓣狀納米ZnO,探究其在兔毛紡織品上的自潔性能。
1 實 驗
用量筒分別量取 240 mL 蒸餾水于 3 個燒杯中,并標記為試樣 A、B、C,再分別加入 15 g 六水合硝酸鋅,在室溫下攪拌溶解。分別稱取 5. 714、11. 875、18. 191 g 烷基糖苷 APG 加入 A、B、C 3 個燒杯中,配制質量百分數分別為 2% ,4% ,6% 的APG 溶液,然后再分別加入 20 mL 三乙醇胺,充分攪拌使之混合均勻。其中 B 樣本中的 APG 濃度為APG 臨界膠束濃度 ( CMC) .依次將試樣 A、B、C置于玻璃反應釜中,240 ℃加熱 120 min,冷卻至室溫,將得到的白色沉淀物用去離子水洗滌若干次至 pH 值為 7,離心得到白色粉狀物置于真空烘箱中60 ℃干燥 6 h,最后分別裝袋密封保存以備進一步實驗和表征。
取 3 種 白 色 粉 體 分 別 配 置 質 量 百 分 數 為0. 1% ,0. 2% ,0. 3% 的溶液,如表 1 所示。 裁取10 塊 5 cm × 5 cm 的純色兔毛織物。按照浴比 LR( 液物比) = 50∶ 1將織物放入對應的溶液中恒溫超聲1 h,取出后靜置 1 h,并每 20 min 攪拌 1 次,使織物與溶液得到充分均勻的混合,然后取出織物放入60 ℃ 烘箱干燥,最后將樣品裝袋密封保存以備進一步實驗。
2 結果與討論
2. 1 XRD 和 FE-SEM 圖譜表征
圖 1 為樣本誘導形成納米 ZnO 的 XRD 圖譜。
圖譜中的衍射峰吻合標準 ZnO 的圖譜。在 2θ =31. 85°,34. 53°,36. 36°,47. 62°,56. 65°,62. 93°處的衍射峰與六方纖鋅礦結構匹配。圖 2 為 APG誘導形成的納米 ZnO 的 FE-SEM 圖。由圖 2 可知,表面活性劑 APG 作為誘導劑,使納米 ZnO 在二維空間內生長,形成花瓣狀并交至不規則排列。
2. 2 紫外分光光度計分析
圖 3 為以未經 APG 誘導的純納米 ZnO 為基準線樣本,改性后的 A、B、C 樣本在 200 ~400 nm 紫外區間內的紫外吸收強度圖譜( 純 ZnO 和 A、B、C 樣本質量百分數均為 0. 01%,溶劑均為無水乙醇) .
樣本 A、B、C 在 200 ~ 400 nm 區間內較純納米ZnO 的紫外吸收強度有明顯增強。紫外吸收強度在225 ~ 360 nm 處出現變化,在 APG 臨界膠束濃度時,改性納米 ZnO 的紫外吸收強度有小幅度降低,當APG 濃度增加,紫外吸收強度增加。C 樣本在波長為 300 ~ 360 nm 紫外區間內吸收強度增大最為明顯,且較 A、B 樣本有更明顯的光催化能力。對比純納米 ZnO 樣本來說,A、B、C 改性樣本具備更加良好的紫外吸收能力,也表明樣本 A、B、C 具備良好的紫外防護效果。