鄭 敏*  吳佳卿  許  樂  殷  駿

蘇州大學(xué)紡織與服裝工程學(xué)院 蘇州 215021

摘  要：氮摻雜ZnO由于氮的摻雜而具有優(yōu)良的抑菌性和紫外防護性。本文在氮摻雜ZnO納米晶制備專利技術(shù)的基礎(chǔ)上, 對所合成的氮摻雜ZnO納米晶進行表面改性以獲得穩(wěn)定的水性分散漿, 采用透射電鏡和激光粒度分析儀對改性效果進行了表征, 重點研究了改性納米分散漿處理后的棉織物的防紫外性和抗菌性。實驗結(jié)果表明：利用多羥基化合物和偶聯(lián)劑的協(xié)同增效作用改性后的氮摻雜ZnO納米晶具有優(yōu)良的分散穩(wěn)定性, 長期放置無沉積現(xiàn)象。紫外防護因子測試結(jié)果和抗菌測試結(jié)果表明改性后的氮摻雜ZnO納米晶處理后的棉織物具有優(yōu)良的紫外防護性和抗菌性抑菌性，且抗菌性不受環(huán)境影響，即使在無光照條件下也表現(xiàn)出良好的抗菌性能，水洗50次效果不變。

關(guān)鍵詞：氮摻雜ZnO；改性; 防紫外；抗菌

1引 言

納米ZnO被廣泛用于光電材料、光催化劑、抑菌材料、紫外屏蔽劑、傳感材料的制備中，具有很好的應(yīng)用前景[1]。但納米氧化鋅的某些性質(zhì)尤其是光催化性質(zhì)、抑菌性質(zhì)往往需要紫外線的激發(fā)，一般ZnO只有在波長不大于387 nm 的紫外光照射下才具有光激發(fā)活性，而太陽光中紫外波段部分的能量僅占全部太陽能的5％左右，絕大部分可見光的能量(45％左右)尚未得到充分利用，尤其在適應(yīng)細菌生存的陰暗環(huán)境，ZnO的抗菌性更是難以體現(xiàn)出來，為此，拓寬ZnO可見光響應(yīng)的制備與改性技術(shù)研究引起了廣泛關(guān)注。

通過非金屬元素氮的摻雜來代替晶格氧促使TiO2帶隙變窄，提高其可見光催化活性[2-3]已經(jīng)有許多報道，這種摻雜理念在ZnO上也是相通的。目前對ZnO氮摻雜的前沿研究主要集中在其p型半導(dǎo)體薄膜的制備上。由于通過Ⅴ族元素氮的摻雜實現(xiàn)p型摻雜，促進了ZnO薄膜在光電領(lǐng)域的巨大進展，如K.Minegishi[4]通過CVD技術(shù)摻氮首次得到p-ZnO薄膜。不過由于ZnO諸多的本征施主缺陷，對受主產(chǎn)生高度的自補償作用，ZnO的p型摻雜仍然難以實現(xiàn)。而在已有氮摻雜ZnO粉體的研究中[5-10]，制備工藝路線復(fù)雜，合成時間長，原料成分多，容易引入雜質(zhì)，有些工藝還要用到大量有機溶劑，對環(huán)境有污染。并且對氮摻雜ZnO的應(yīng)用性能很少涉及。

筆者通過一步燃燒法[11]（ZL200710133731.3）成功制得各項性能優(yōu)良的氮摻雜ZnO納米晶,具體合成工藝以及產(chǎn)品特征見已發(fā)論文[12]。本文主要對所制的氮摻雜ZnO納米晶進行了化學(xué)改性處理，利用多羥基化合物與硅烷偶聯(lián)劑的協(xié)同作用獲得穩(wěn)定的納米氮摻雜ZnO水性分散體系。重點研究了該納米水性分散體系處理后的棉織物的紫外防護性和抗菌性,并對納米氮摻雜ZnO處理后的棉襪的實際應(yīng)用效果進行了初步探討。

2 實驗材料和實驗過程(略)

2.1 實驗材料及實驗方法

2.2 微觀結(jié)構(gòu)測試

2.3 紫外防護性測試

2.4 抗菌測試

2.5 織物抗紫外抗菌功能的耐久性評價

3 結(jié)果與討論（略）

3.1氮摻雜納米ZnO的表面改性

3.2氮摻雜納米ZnO的紫外屏蔽性能

3.3氮摻雜納米ZnO的抗菌性能

4 結(jié)論

通過TEA與KH560的協(xié)同增效作用改性所得到的納米氮摻雜納米ZnO水性分散漿具有極好的分散穩(wěn)定性，粒度分布均勻，長期放置無沉積。與未摻雜以及未改性納米氮摻雜納米ZnO相比, 改性后的納米氮摻雜納米ZnO水性分散漿可賦予棉織物極佳的紫外屏蔽效果和抗菌性，當(dāng)用量為2g/L時，UPF指數(shù)可達54，且抑菌性不受環(huán)境影響，即使在無光照條件下也表現(xiàn)出99%的抑菌性能,水洗50次無明顯變化。納米棉襪的實際應(yīng)用效果顯示，納米氮摻雜納米ZnO處理的棉襪對腳氣、腳臭具有良好的改善效果，可進一步推廣應(yīng)用。

此論文收錄在《第11屆功能性紡織品、納米技術(shù)及低碳紡織研討會論文集》

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