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              納米氧化鋅的顏色特點

              一、物質顏色的由來

              物質的顏色都是其反光的結果。白光是混合光,由各種色光按一定的比例混合而成。如果某物質在白光的環境中呈現黃色(比如納米氧化鋅),那是因為此物體吸收了部分或者全部的藍色光。物質的顏色是由于其對不同波長的光具有選擇性吸收作用而產生的。

              不同顏色的光線具有不同的波長,而不同的物質會吸收不同波長的色光。物質也只能選擇性的吸收那些能量相當于該物質分子振動能變化、轉動能變化及電子運動能量變化的總和的輻射光。換句話說,即使是同一物質,若其內能處在不同的能級,其顏色也會不同。比如氧化鋅,不論是普通形式的,還是納米形式的,高溫時顏色均很黃,溫度降低時顏色變淺。原因在于在不同溫度時,氧化鋅的分子能及電子能的躍遷能量不同,因此,對各種色光的吸收不同。

              二、粗顆粒的氧化鋅與納米氧化鋅的結構區別,及由此導致的分子內能差異

              粗顆粒的直接法或間接法氧化鋅是離子晶體。通常來說,鋅原子與氧原子以離子鍵形式存在。由于其顆粒較粗,每個顆粒中氧原子與鋅原子的數量相當多,而且兩種原子的數量是一樣的(按分子式ZnO看,是1:1)。但對于納米氧化鋅,其顆粒相當細,使得顆粒表面的未成鍵的原子數目大增。也就是說,納米氧化鋅不能再看成具有無限多理想晶面的理想晶體,在其表面,會有無序的晶間結構及晶體缺陷存在。表面這些與中心部分不同的原子的存在,使得其具有很強的與其他物質反應的能力,也就是我們通常所說的活性。

              研究表明:在納米氧化鋅中,至少存在三種狀態的氧,他們是晶格氧(位于顆粒內部)、表面吸附氧及羥基氧(--OH),而且,顆粒中鋅的數量大于氧的數量,不是1:1的狀況。這一點與普通氧化鋅完全不同。納米氧化鋅的表面存在氧空缺,有許多懸空鍵,易于與其他原子結合而發生反應,這也是納米氧化鋅在橡膠中、催化劑中作為活性劑應用的基本原理。

              由于納米氧化鋅與普通氧化鋅的上述不同。使得其顆粒中分子能及電子能的躍遷變化能級不同,因此,其顏色也不同。普通氧化鋅是白色,而納米氧化鋅是微黃色。

              三、納米氧化鋅隨時間及環境濕度變化,其顏色的變化

              對于納米氧化鋅,由于其顆粒表面存在吸附氧及羥基氧,而這兩種氧的數量會隨著時間的變化而發生變化,比如水分的吸附及空氣中氧氣的再吸附與剝離等。這兩種氧的數量的變化,必然會引起顆粒中分子及電子能級的變化,對光的吸收也不相同,因此,納米氧化鋅的顏色變淺。

              四、納米氧化鋅的顏色與純度的關系

              純的納米氧化鋅,其顏色是純微黃的,顯得色澤很亮。

              當納米氧化鋅含雜質,如鐵、錳、銅、鎘等到了一定程度,會使氧化鋅的顏色在微黃色中帶有土色的感覺,那是因為鐵、錳、銅、鎘等的氧化物均為有色物質,相互混合后,幾種色光交混,顯出土白色。而納米氧化鋅(或者活性氧化鋅,輕質氧化鋅)隨著時間變化而發生的顏色變化,會被土色所掩蓋,而使顏色顯得變化極??;當納米氧化鋅中含雜質再高時,其顏色會變得很深,更無法觀測到其顏色隨時間變化的情況。

              如前所述,物質的顏色是其對外界光線選擇性的吸收引起的。因此,在我們比較氧化鋅的顏色時,最好在戶外光亮的地方觀察比較確切。選擇不同的環境做比較,會得到不同的比較結果,這也體現了光反射的趣味性。

              五、關于納米氧化鋅顏色的另外一種解釋

              納米氧化鋅是經堿式碳酸鋅煅燒而得。在此過程中,如果堿式碳酸鋅未能完全分解,納米氧化鋅的顏色就會顯得白一些,因為堿式碳酸鋅為純白色。此外,在南方與北方生產,或在潮濕的雨天與干燥的天氣下生產,也會影響顏色。因為納米氧化鋅可與濕空氣及二氧化碳反應生成堿式碳酸鋅,發生了煅燒過程的逆反應。這種變化對產品質量的影響有多大,現在尚難斷定,因為堿式碳酸鋅本身也是具有催化作用的,適于在脫硫劑及橡膠行業使用;而在飼料行業,堿式碳酸鋅具有與氧化鋅同樣的功能,它也是一種飼料添加劑,同時,在飼料行業,我們關心的問題主要是重金屬的含量是否達到標準要求。


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