纳米氧化锌的制备与抗菌性能研究开题报告

1. 研究目的与意义

随着人民生活水平的提高，控制和消灭有害细菌的生长和繁殖显得尤为重要。由于无机抗菌剂所具备的诸多优点及良好的商业前景，使其成为抗菌剂领域的研究热点。纳米氧化锌可以克服银系和二氧化钛系等抗菌剂存在易变色、需紫外光照射等缺点和局限性上述问题，因此纳米氧化锌材料的制备逐渐成为研究的热点。氧化锌作为一种活性氧化物类抗菌材料，拥有良好的生物相容性、安全性以及长效性。因此，本课题提出氧化锌纳米颗粒的制备和抗菌性能的研究，将有望获得具有高效抗菌功能的抗菌剂。

2. 国内外研究现状分析

关于纳米氧化锌的研究早在1992年，德国inst.werkstaffwiss univ就报道了以乙酸锌为原料，采用溶胶－凝胶法制得了粒径在100nm的高纯纳米zno粉体，使得利用该法制备纳米级粉体成为可能^[1]。该法的特点是可以在溶胶中添加各种必要的掺杂剂，容易实现对多种元素掺杂的zno 薄膜的制备，是目前国内外产业化制备zno 薄膜使用较多的方法。jimenez－gonzalez^[2]等用该法制备出光电性质良好的掺铝zno 薄膜，铝的掺入增强了zno薄膜的导电性。与溶胶－凝胶法相比，水热合成法更有利于环境净化，具有较好的发展前景。

水热合成法是指在密闭体系中，以水为溶剂，在一定温度和水的自身压强下，原始混合物进行反应的一种方法，水热合成法制备纳米zno颗粒的反应实质是可溶性锌盐和碱液混合形成zn(oh)的沉淀反应，与zn(oh)脱水成zno的脱水反应融合在同一反应器内完成，从而得到比普通水热反应颗粒小许多的结晶完好的zno 晶粒。sun^[3]等用该法成功制备出了花状、星状三维zno 。水热合成法制备的纳米zno 颗粒结晶完好，且工艺相对简单，无需高温焙烧，但粒子的粒径较大，反应要在高压下进行，对实验设备的要求较高。固相法是20世纪80 年代末发展起来的一种新的合成方法，与一般的固相反应相比，它的反应温度近似于室温。俞建群^[4]等采用乙酸锌、草酸按1:1的物质的量比混合后，于研钵中充分研磨1h，固相产物在烘箱中于70℃，真空干燥4h得前驱体二水合草酸锌，将二水合草酸锌置于马弗炉中加热，升温至分解温度460℃保持2h，即得纳米氧化锌。液相法相对于固相法而言，具有原料比较容易获得，化学组分能准确控制、设备简单等优点，已成为工业化生产纳米氧化锌的首选生产工艺。

微乳液通常由表面活性剂、助表面活性剂、溶剂和水( 或水溶液) 组成^[5]。颜肖慈^[6]等以醋酸锌晶体、氢氧化钠、十二烷基苯磺酸钠、无水乙醇、甲苯、3次蒸馏水为原料，制得球形纳米氧化锌粒子，其粒度分布均匀，平均粒径约为10nm锌。许律^[7]等用沉淀法以工业氧化锌为原料、氨水为配位剂、碳酸氢铵为沉淀剂，首先反应得到与碳酸根共存的锌氨配合物溶液，通过改变体系的条件，使前驱物碱式碳酸锌均匀沉淀下来，将沉淀分离洗涤并烘干后，煅烧得到平均粒径为20nm左右的纳米氧化锌。 dier-stein.a^[8]等用气相法以氧气为气源、锌片为原料，运用电化学气相沉积法制得纳米氧化锌粉末，其粒径大约为20nm，比表面积为 105.8 m/ g; takeuchi.m^[9]等用气体蒸发技术在ar o中，将zn原子气化制得纳米氧化锌，tem观察表明，获得的氧化锌为类球形和针形且粒子尺寸随压力增大而增大; 赵新宇^[10]等利用喷雾热解法，制备了高纯六方晶系氧化锌粒子。作为一种最早用于抗菌的金属氧化物，氧化锌具有良好的安全性和稳定性，被美国食品药物监督管理局认为是5种安全的锌化合物之一(21cfr182.8991)，且氧化锌系列抗菌材料成本低廉，应用也越来越广，而纳米级别的氧化锌也具有很好的应用前景^[11-13]。

目前，微米和纳米级别的氧化锌均得以推广，纳米级别微粒更已作为抗菌剂，与墙纸结合在医院使用；由于氧化锌具有很好的紫外吸收能力，它也在防晒霜中有所应用；而因其较好的抗菌效果还被应用于人工牙齿表面覆膜、纺织等领域；或被作为试验药物用来治疗中枢神经系统疾病。氧化锌特别是纳米氧化锌应用已迅猛发展，已被广泛应用于纺织、医疗、化妆品、食品包装等领域。但对其研究还不是太十分深入，所以对其安全性有待进一步研究。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

(1) 氧化锌纳米颗粒的可控制备；

(2) 氧化锌纳米颗粒的表观形貌和粒径大小的表征；

4. 研究创新点

纳米材料被誉为是21世纪最有前途的材料，目前，已成为当今许多科学工作者研究的热点。纳米氧化锌(ZnO)是指晶粒尺寸在1~ 100nm之间的ZnO微粒, 由于粒子尺寸小、比表面大使其具有一般粒度的ZnO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等，在催化、光学、磁性和力学等方面展现出许多特异功能, 特别是它的防紫外辐射及其在紫外区对有机物的催化降解作用, 使其在陶瓷、化工、电子、光学、生物、医药等很多领域具有重要的应用, 使其成为我国研究的重要领域，它的研究有望给国内一些重要领域提供一个美好憧憬和改善。