纳米ZnO材料的制备及其自洁功能分析

　　纳米技术作为一种成熟的科技手段，已经广泛应用在不同领域中。结构多变化的纳米材料为更加优异的性能提供了可能。氧化锌是一种 II-VI族化合物半导体，带隙约 3. 3 eV,激子束缚能高达60 meV.据此，ZnO 已经在太阳能电池、气体传感器、激光二极管、压电材料等方面展现出良好的应用前景[1 -2].由于晶粒的细微化，其表面电子结构和晶体结构发生变化，产生了宏观物体所不具有的表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观隧道效应以及高透明度、高分散性等特点[3].纳米ZnO 材料受到越来越多的关注，如以纺织品作为基底，纳米 ZnO 作为改性材料达到纺织品功能性整理的效果[4 -8].

　　在反应溶液中加入表面活性剂是一种控制和修饰纳米材料向着独特形貌和尺寸生长、沉降的简单且直接的方法[9 -10].表面活性剂 APG 作为结构诱导剂能够出色的控制纳米 ZnO 的生长方式，并且APG 是一种安全无毒、生物降解性好、对皮肤无刺激和配伍性良好的非离子型“绿色表面活性剂”.

　　通过在反应液中添加 APG 得到花瓣状纳米ZnO,探究其在兔毛纺织品上的自洁性能。

　　1 实 验

　　用量筒分别量取 240 mL 蒸馏水于 3 个烧杯中，并标记为试样 A、B、C,再分别加入 15 g 六水合硝酸锌，在室温下搅拌溶解。分别称取 5. 714、11. 875、18. 191 g 烷基糖苷 APG 加入 A、B、C 3 个烧杯中，配制质量百分数分别为 2% ,4% ,6% 的APG 溶液，然后再分别加入 20 mL 三乙醇胺，充分搅拌使之混合均匀。其中 B 样本中的 APG 浓度为APG 临界胶束浓度 （ CMC） .依次将试样 A、B、C置于玻璃反应釜中，240 ℃加热 120 min,冷却至室温，将得到的白色沉淀物用去离子水洗涤若干次至 pH 值为 7,离心得到白色粉状物置于真空烘箱中60 ℃干燥 6 h,最后分别装袋密封保存以备进一步实验和表征。

　　取 3 种 白 色 粉 体 分 别 配 置 质 量 百 分 数 为0. 1% ,0. 2% ,0. 3% 的溶液，如表 1 所示。 裁取10 块 5 cm × 5 cm 的纯色兔毛织物。按照浴比 LR（ 液物比） = 50∶ 1将织物放入对应的溶液中恒温超声1 h,取出后静置 1 h,并每 20 min 搅拌 1 次，使织物与溶液得到充分均匀的混合，然后取出织物放入60 ℃ 烘箱干燥，最后将样品装袋密封保存以备进一步实验。

　　2 结果与讨论

　　2. 1 XRD 和 FE-SEM 图谱表征

　　图 1 为样本诱导形成纳米 ZnO 的 XRD 图谱。

　　图谱中的衍射峰吻合标准 ZnO 的图谱。在 2θ =31. 85°，34. 53°，36. 36°，47. 62°，56. 65°，62. 93°处的衍射峰与六方纤锌矿结构匹配。图 2 为 APG诱导形成的纳米 ZnO 的 FE-SEM 图。由图 2 可知，表面活性剂 APG 作为诱导剂，使纳米 ZnO 在二维空间内生长，形成花瓣状并交至不规则排列。

　　2. 2 紫外分光光度计分析

　　图 3 为以未经 APG 诱导的纯纳米 ZnO 为基准线样本，改性后的 A、B、C 样本在 200 ~400 nm 紫外区间内的紫外吸收强度图谱（ 纯 ZnO 和 A、B、C 样本质量百分数均为 0. 01%,溶剂均为无水乙醇） .

　　样本 A、B、C 在 200 ~ 400 nm 区间内较纯纳米ZnO 的紫外吸收强度有明显增强。紫外吸收强度在225 ~ 360 nm 处出现变化，在 APG 临界胶束浓度时，改性纳米 ZnO 的紫外吸收强度有小幅度降低，当APG 浓度增加，紫外吸收强度增加。C 样本在波长为 300 ~ 360 nm 紫外区间内吸收强度增大最为明显，且较 A、B 样本有更明显的光催化能力。对比纯纳米 ZnO 样本来说，A、B、C 改性样本具备更加良好的紫外吸收能力，也表明样本 A、B、C 具备良好的紫外防护效果。