一种抗紫外光锌锆氧化物复合纳米材料的制备方法

1.一种抗紫外光锌锆氧化物复合纳米材料的制备方法，其特征在于：在摩尔比为
100∶10～100∶1的Zn(NO3)2和ZrOCl2的混合溶液中加入阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵；十六烷基三甲基溴化铵的摩尔量为Zn(NO3)2摩尔量的1％，于室温～85℃，搅拌下，滴加浓度为0.5～4mol/L的NaOH溶液或浓度为1～4mol/L的尿素溶液，进行共沉淀反应；所述Zn(NO3)2和ZrOCl2的混合溶液与NaOH溶液或尿素溶液的体积比为15∶8～
15∶20，反应0.25～4h后得到产物前驱物浆料，将所述浆料转入水热反应釜中，在温度为
120～200℃条件下水热反应0.5～4h，水热结束后，产物经洗涤，干燥，制得抗紫外光锌锆氧化物复合纳米材料；
所述Zn(NO3)2在混合溶液中的浓度为0.5～2mol/L。
2.根据权利要求1所述的抗紫外光锌锆氧化物复合纳米材料的制备方法，其特征在于：所述NaOH的浓度为2～3mol/L。
3.根据权利要求1所述的抗紫外光锌锆氧化物复合纳米材料的制备方法，其特征在于：所述尿素溶液的浓度为2～3mol/L。
4.根据权利要求1所述的抗紫外光锌锆氧化物复合纳米材料的制备方法，其特征在于；所述产物经洗涤是指产物经乙醇洗涤。

一种抗紫外光锌锆氧化物复合纳米材料的制备方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种抗紫外光复合粉体纳米材料的制备方法，特别是涉及抗紫外光锌锆氧化物复合纳米材料的制备方法，属于复合纳米粉体材料领域。\n背景技术\n[0002] 目前市售的抗紫外光材料主要分为无机物紫外光线屏蔽剂和有机物紫外光线屏蔽剂，由于无机物紫外光线屏蔽剂具有化学惰性，使用安全，在热稳定性和耐溶剂性方面都高于有机物紫外光线屏蔽剂，所以开发低毒、高效的无机物紫外光线屏蔽剂受到较多的关注。其中最主要的无机物紫外光线屏蔽剂就是氧化锌和二氧化钛，但是二氧化钛的价格较贵，限制了它的使用。而纳米级的氧化锌只在300-380nm波段有吸收(《化妆品化学语工艺技术大全》上册P618-620中国轻工业出版社裘炳毅著)。\n[0003] 目前，制备无机物紫外光线屏蔽剂的主要方法是溶胶-凝胶，沉淀，水解，这些方法在后期对纳米材料的前驱物处理时都要经过高温煅烧，使前驱物分解成所需的产物，但是在煅烧过程中，纳米粒子之间会发生烧结，从而影响了产物的性质。\n[0004] 中国发明专利CN 1260366公开了改性纳米氧化锌紫外线屏蔽/吸收材料，采用超声微乳液法制备纳米氧化锌抗紫外光材料，通过经氧化镁掺杂的纳米氧化锌表面包覆非离子表面活性剂改性剂而制成，但是该方法采用超声微乳液法，成本高，难以大规模生产。\n[0005] 中国发明专利申请CN 101429348公开了一种二氧化钛-氧化锌复合粉体材料的制备方法，通过锌的碱式碳酸盐在二氧化钛颗粒表面的分解，阻止颗粒之间的烧结。但是该复合材料的的光稳定性还有待提高。并且纳米级的二氧化钛价格高，从而提高了制备成本。\n[0006] 中国发明专利CN 1246443公开了一种表面包覆金属化合物的纳米氧化锌粉体及制备方法包，这种材料具有优异的紫外光吸收特性，但是对于可见光的投射率低，并且在亲油性机体中不易均匀分散。\n发明内容\n[0007] 本发明的目的是客服现有技术的缺点，提供一种抗紫外光锌锆氧化物复合纳米材料的制备方法，以提高材料对紫外光线的屏蔽能力，这种材料不仅可以高效地屏蔽紫外光线，而且热稳定性和化学稳定性高，无色，无毒，耐溶剂，与各种基材混溶性好，只须添加少量就可以达到屏蔽紫外光线的要求，而且不影响材料对可见光的透光性和避免颗粒之间的烧结现象。\n[0008] 本发明提供的是一种具有抗紫外光功能的锌锆氧化物复合纳米材料，在表面活性剂的作用下，采用共沉淀-水热的方法制备出锌锆氧化物复合材料。具体的方法是：将锌锆摩尔比为100∶10～100∶1的Zn(NO3)2与ZrOCl2溶液(其中Zn(NO3)2的浓度为0.5～-1\n2mol/L )，另加入阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵，加热到一定温度(室温～\n80℃)，在搅拌下滴加浓度为0.5～4mol/L的NaOH或0.5～4mol/L尿素，反应一段时间(0.25～4.h)后，将所得的浆料转入水热反应釜进行水热反应(反应温度为120～200℃，反应时间0.5～4h，水热结束后，以乙醇对产物洗涤，干燥。\n[0009] 紫外屏蔽效果测试方法为：将高分子粘合剂聚乙烯醇(PVA)溶解于去离子水中，二者的质量比为1∶10，得到混合液A；另将粉体材料分散于去离子水中，粉体材料与去离子水的质量比为1∶400，得到混合液B；将A、B两种混合液以质量比1∶2充分混合，取所得到的混合液0.3ml，均匀地涂布在25mm*25mm的透明薄片上，带干燥后以UV-265分光光度仪对材料的紫外光线屏蔽效果进行了测试(即每平方米内抗紫外材料的质量约为0.08g)。\n[0010] 本发明与现有技术相比的优点在于：\n[0011] (1)通过马尔文粒度分析发现，锆氧化物的掺入，可以使粉体材料的粒径减小，少量锆元素的掺入，使氧化锌的晶格产生大量的缺陷，晶格缺陷的产生阻碍了晶粒的进一步长大，所以粒径减小。而且随着锆的掺入，使材料晶粒的缺陷增多，使材料对紫外线的吸收增强，对紫外线的屏蔽效果增强。\n[0012] (2)本发明通过共沉淀法与水热法结合(即共沉淀-水热法)，采用水热反应对纳米材料的前驱物进行处理，从而避免了颗粒之间的烧结现象，克服了高温煅烧对材料产生的不利影响。\n[0013] (3)本发明制备的复合纳米材料热稳定性和化学稳定性高，无色，无毒，耐溶剂，与各种基材混溶性好，而且锆的掺入不会改变半导体材料(指的是氧化锌)的禁带宽度，在可见光区域，材料对可见光的吸收没有改变，对可见光的透光性影响不大。\n具体实施方式\n[0014] 下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但是本发明的实施例不限于此。\n[0015] 实施例1\n[0016] 75ml Zn(NO3)2和ZrOCl2的混合溶液，Zn(NO3)2与ZrOCl2的摩尔比为100∶1，Zn(NO3)2在混合溶液中的浓度为0.5mol/L，在该溶液中加入阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵0.14g，在室温搅拌下滴加40ml，1mol/L NaOH溶液，滴加结束，持续搅拌0.5h，将浆料转入水热反应釜，120℃水热处理0.5h，自然冷却至室温，再以乙醇洗涤，45℃干燥，制得复合纳米粉体材料。通过马尔文粒度分析仪对其粒径的测试，其粒径在60-110nm范围内，在波长为300-370nm范围内，对紫外光线的屏蔽率为86％，在波长为220-300nm范围内，对紫外光线的屏蔽率为95％。\n[0017] 所制备的锌锆复合纳米材料对紫外线屏蔽的测试结果与单纯的氧化锌对紫外线屏蔽的测试结果对比如下表1：\n[0018] 表1\n[0019] \n 二次粒径/(nm) 紫外光线屏蔽范围 屏蔽率(％)\n (nm)\n 氧化锌 110-160 300-380 85\n 锌锆氧化物 60-110 220-300 98\n 300-380 95