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纳米氧化锌的颜色特点

2022-02-11 14:15:03

一、物质颜色的由来

物质的颜色都是其反光的结果。白光是混合光,由各种色光按一定的比例混合而成。如果某物质在白光的环境中呈现黄色(比如纳米氧化锌),那是因为此物体吸收了部分或者全部的蓝色光。物质的颜色是由于其对不同波长的光具有选择性吸收作用而产生的。

不同颜色的光线具有不同的波长,而不同的物质会吸收不同波长的色光。物质也只能选择性的吸收那些能量相当于该物质分子振动能变化、转动能变化及电子运动能量变化的总和的辐射光。换句话说,即使是同一物质,若其内能处在不同的能级,其颜色也会不同。比如氧化锌,不论是普通形式的,还是纳米形式的,高温时颜色均很黄,温度降低时颜色变浅。原因在于在不同温度时,氧化锌的分子能及电子能的跃迁能量不同,因此,对各种色光的吸收不同。


纳米氧化锌

二、粗颗粒的氧化锌与纳米氧化锌的结构区别,及由此导致的分子内能差异

粗颗粒的直接法或间接法氧化锌是离子晶体。通常来说,锌原子与氧原子以离子键形式存在。由于其颗粒较粗,每个颗粒中氧原子与锌原子的数量相当多,而且两种原子的数量是一样的(按分子式ZnO看,是1:1)。但对于纳米氧化锌,其颗粒相当细,使得颗粒表面的未成键的原子数目大增。也就是说,纳米氧化锌不能再看成具有无限多理想晶面的理想晶体,在其表面,会有无序的晶间结构及晶体缺陷存在。表面这些与中心部分不同的原子的存在,使得其具有很强的与其他物质反应的能力,也就是我们通常所说的活性。

研究表明:在纳米氧化锌中,至少存在三种状态的氧,他们是晶格氧(位于颗粒内部)、表面吸附氧及羟基氧(--OH),而且,颗粒中锌的数量大于氧的数量,不是1:1的状况。这一点与普通氧化锌完全不同。纳米氧化锌的表面存在氧空缺,有许多悬空键,易于与其他原子结合而发生反应,这也是纳米氧化锌在橡胶中、催化剂中作为活性剂应用的基本原理。

由于纳米氧化锌与普通氧化锌的上述不同。使得其颗粒中分子能及电子能的跃迁变化能级不同,因此,其颜色也不同。普通氧化锌是白色,而纳米氧化锌是微黄色。

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