1314-13-2 / 氧化鋅的主要應(yīng)用

背景及概述^[1]

氧化鋅化學(xué)式ZnO，俗稱鋅氧粉或鋅白。白色粉末，相對(duì)密度為5.606，難溶于水，是一種兩性氧化物。溶于酸，生成鹽和水，溶于堿生成鋅酸鹽和水，溶于氯化銨溶液中生成鋅氨配合物。高溫時(shí)呈黃色，冷卻后變?yōu)榘咨?800℃升華。氧化鋅晶格屬ZnS型，氧居于鋅構(gòu)成的四面體中，鋅也在氧的四面體中，配位數(shù)都是4。為強(qiáng)紫外線吸收劑，工業(yè)上用做橡膠制品增強(qiáng)劑和白色顏料、塑料填料、油漆色料以及為潤(rùn)膚劑和軟膏、鋅糊的主要成分。具有活化橡膠促進(jìn)劑的獨(dú)特性能，可用來(lái)制造應(yīng)用廣泛的橡膠硫化產(chǎn)品。治療皮膚傷口時(shí)，氧化鋅可起止血收斂作用，常用做橡皮膏等。還可做復(fù)印機(jī)中光導(dǎo)體、甲醇合成反應(yīng)的催化劑等。氧化鋅有幾種制法，主要是用鋅塊加熱生成鋅蒸氣與氧直接化合以及通過(guò)灼燒碳酸鋅的方法來(lái)制取。

應(yīng)用^[2-3]

1）涂料：氧化鋅產(chǎn)量的50%以上用于橡膠制品作補(bǔ)強(qiáng)劑和加硫助促進(jìn)劑。涂料用氧化鋅可以使涂膜增強(qiáng)、堅(jiān)硬、防霉、抗粉化、防銹等。氧化鋅還是制造鋅鋇白、磷酸鋅、硫化鋅基發(fā)光顏料、鋅鉻黃、七水合硫酸鋅、鋅皂等的化工原料。

2）陶瓷：氧化鋅其他主要的用途是作為氧化鋅系陶瓷半導(dǎo)體原料，其用法是以氧化鋅粉體為主成份，加入必要的幾種其他氧化物添加劑，添加劑總含量約在5%mol左右，經(jīng)一般電子陶瓷工藝處理后便可制成致密的陶瓷體。視添加劑成份和含量的不同，氧化鋅陶瓷可有多種不同功能：①加入Bi₂O₃或Pr₂O₃和非飽和過(guò)渡金屬氧化物Co₂O₃、MnO2等添加劑的氧化鋅半導(dǎo)體陶瓷具有優(yōu)異的非線性伏安特性，低電壓下具有高電阻，電壓增高至一定值后，瓷體變成可通過(guò)瞬態(tài)電流密度為10²～10³A/cm²的良導(dǎo)體，其伏安特性一般用I∝Uα表示，非線性指數(shù)α可大于30；稱這種陶瓷為壓敏氧化鋅陶瓷。常用壓敏氧化鋅陶瓷的伏安特性曲線如圖所示。其電壓范圍和電流承受能力可分別通過(guò)改變瓷體厚度和面積來(lái)調(diào)整，與添加劑成份及工藝亦有關(guān)。用壓敏氧化鋅陶瓷制造的壓敏電阻是電氣技術(shù)領(lǐng)域中過(guò)電壓保護(hù)的重要器件。1968年首次制成這種材料與器件，1972年被廣泛應(yīng)用。②加入SnO、ZrO₂、Ga₂O₃等制成多孔陶瓷，其氣孔相當(dāng)于開(kāi)放的毛細(xì)管結(jié)構(gòu)，比表面積很大，可以吸附或凝結(jié)水蒸氣及其他氣體，視添加成份不同，可制成濕敏或?qū)₂、CO等敏感的陶瓷敏感器件。③用作化學(xué)反應(yīng)的催化劑。氧化鋅陶瓷工藝簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、原料豐富，是一種有重要發(fā)展前景的工業(yè)材料。

3）醫(yī)藥。作為一種最早用于抗菌的金屬氧化物，氧化鋅具有良好的安全性和穩(wěn)定性，被美國(guó)食品藥物監(jiān)督管理局認(rèn)為是5種安全的鋅化合物之一，且氧化鋅系列抗菌材料成本低廉，應(yīng)用也越來(lái)越廣，而納米級(jí)別的氧化鋅也具有很好的應(yīng)用前景。目前，微米和納米級(jí)別的氧化鋅均得以推廣，納米級(jí)別微粒更已作為抗菌劑，與墻紙結(jié)合在醫(yī)院使用；由于氧化鋅具有很好的紫外吸收能力，它也在防曬霜中有所應(yīng)用；而因其較好的抗菌效果還被應(yīng)用于人工牙齒表面覆膜、紡織等領(lǐng)域；或被作為試驗(yàn)藥物用來(lái)治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病。氧化鋅是一種寬禁帶半導(dǎo)體氧化物，具有和TiO2相近的禁帶寬度，具有較強(qiáng)的光催化作用，光照條件可影響其抗菌性能。研究表明，無(wú)光條件下納米氧化鋅對(duì)枯草芽孢桿菌的抑菌率達(dá)到98%，比光照條件下好；而光照條件下納米氧化鋅對(duì)大腸桿菌(Escherichiacoli)的抗菌效果比無(wú)光條件下好，且氧化鋅的抗菌效果優(yōu)于TiO2和SiO2；用抑菌環(huán)法檢測(cè)普通氧化鋅、納米氧化鋅、四針狀氧化鋅晶須3種氧化鋅的抗菌能力，結(jié)果表明：四針狀氧化鋅晶須對(duì)大腸桿菌的抗菌效果最好，其次為普通氧化鋅，抗菌活性最低的是普通氧化鋅，而四針狀氧化鋅晶須獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和形貌是其具有優(yōu)異抗菌效果的原因之一；光照條件對(duì)氧化鋅的抗菌性能也有一定的影響，3種氧化鋅在模擬日光下的抗菌效果均比無(wú)光條件下好；此外，同種氧化鋅對(duì)不同菌種的抗菌效果也有差異，3種氧化鋅對(duì)大腸桿菌的抗菌效果均優(yōu)于金黃色葡萄球菌，這些說(shuō)明光照條件影響氧化鋅的抗菌種類和性能。

4）其他。還可用于照相復(fù)制、硬質(zhì)和光學(xué)玻璃、催化劑、紡織品、潤(rùn)滑油脂、缺鋅土壤改良劑、水果增鋅噴灑劑、動(dòng)物飼料、化妝品等。超細(xì)氧化鋅可用作紫外線吸收劑。

制備^[4]

一種納米氧化鋅粉體的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)將一定質(zhì)量的水溶性高聚物溶于去離子水中，得到一定質(zhì)量濃度的聚合物水溶液；

(2)按一定聚合物和鋅源質(zhì)量比向步驟(1)所述水溶液中加入可溶性鋅鹽，得到聚合物-鋅鹽的混合物水溶液；

(3)將步驟(2)中所述的水溶液充分預(yù)凍后放入真空冷凍干燥機(jī)中進(jìn)行冷凍干燥，得到聚合物-鋅鹽混合物的白色泡沫狀固體；

(4)將步驟(3)中所述固體放入馬弗爐中進(jìn)行煅燒，得到納米氧化鋅粉體。

主要參考資料

[1] 中國(guó)中學(xué)教學(xué)百科全書(shū)·化學(xué)卷

[2] 精細(xì)化工辭典--中國(guó)電力百科全書(shū)·電工技術(shù)基礎(chǔ)卷

[3] 氧化鋅的抗菌機(jī)制及其安全性研究進(jìn)展

[4] CN201610274054.6一種納米氧化鋅粉體的制備方法