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輕質(zhì)活性氧化鋅的制備技術(shù)、應(yīng)用性能與未來發(fā)展趨勢
發(fā)布時(shí)間：2025-11-22
氧化鋅（ZnO）是一種重要的無機(jī)化工原料，傳統(tǒng)應(yīng)用主要集中在橡膠、陶瓷和涂料等領(lǐng)域。隨著材料科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，輕質(zhì)活性氧化鋅作為一種高性能變體，因其獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)而受到廣泛關(guān)注。與普通氧化鋅相比，輕質(zhì)活性氧化鋅通過特定的濕化學(xué)工藝制備，具有 粒徑細(xì)小 （通常在納米級別）、 比表面積大 （通常≥35 m2/g，甚至可達(dá)60 m2/g或更高）和 高反應(yīng)活性 等特點(diǎn) 。這些特性使其在眾多應(yīng)用場景中不僅能減少用量，還能顯著提升最終產(chǎn)品的性能表現(xiàn)，如增強(qiáng)橡膠的硫化效率、提高陶瓷釉面的質(zhì)量等 。本文旨在深入探討輕質(zhì)活性氧化鋅的制備技術(shù)、性能優(yōu)勢、多領(lǐng)域應(yīng)用及其未來的發(fā)展挑戰(zhàn)與方向。
輕質(zhì)活性氧化鋅的制備方法多樣，主要包括濕化學(xué)法，如鋅鹽純堿法、氨配合法等 。
l 鋅鹽純堿法 ：通常以含鋅物料（如粗氧化鋅、鋅煙塵）為原料，經(jīng)酸浸（如硫酸）、凈化除雜（除去鐵、銅、錳等重金屬離子）后，與純堿中和得到堿式碳酸鋅前驅(qū)體，再經(jīng)洗滌、干燥和 低溫煅燒 （如450-650℃）分解得到活性氧化鋅 。
l 氨配合法 ：利用氨水和碳酸氫銨與含鋅原料反應(yīng)，生成鋅氨絡(luò)合物溶液，經(jīng)凈化后，通過蒸氨或加入沉淀劑使鋅以堿式碳酸鋅或氫氧化鋅形式析出，再經(jīng)煅燒獲得產(chǎn)品。此法選擇性較好，雜質(zhì)離子引入少，但氨的回收是關(guān)鍵 。
輕質(zhì)活性氧化鋅的特性主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
l 物理特性 ：通常為白色或微黃色球狀微細(xì)粉末， 粒徑微小 （通常在20-100納米范圍）， 堆積密度低 （可低至0.20-0.35 g/mL）， 比表面積大 （BET比表面積可達(dá)40 m2/g以上，甚至更高）。這些特性保證了其優(yōu)異的分散性和吸附性。
l 化學(xué)特性 ：不溶于水，溶于酸、堿、氯化銨和氨水 。因其粒徑小、比表面積大， 化學(xué)反應(yīng)活性遠(yuǎn)高于普通氧化鋅 。同時(shí)，它還具有 光催化效應(yīng) 、 優(yōu)異的紫外線屏蔽能力 （紫外線遮蔽率可達(dá)98%）以及一定的 抗菌抑菌性能 （如對大腸桿菌的抑菌率可達(dá)99.9%以上）。
l 環(huán)保與安全特性 ：濕法生產(chǎn)工藝能有效控制重金屬雜質(zhì)含量（如鉛、錳、銅等），使得產(chǎn)品更符合環(huán)保要求 。
在橡膠工業(yè)中，輕質(zhì)活性氧化鋅主要作為 硫化活性劑 ，其作用遠(yuǎn)超普通氧化鋅 。
l 高效硫化促進(jìn) ：由于其巨大的比表面積和高的表面活性，它在橡膠膠料中分散均勻，與硫化氫接觸面積大，能顯著 促進(jìn)硫化反應(yīng) ，提高硫化效率，從而 縮短硫化時(shí)間 。
l 性能增強(qiáng) ：添加輕質(zhì)活性氧化鋅的橡膠制品，在 耐磨性 、 耐撕裂性 、 彈性 和 機(jī)械強(qiáng)度 方面通常有更優(yōu)異的表現(xiàn) 。
l 用量經(jīng)濟(jì)性 ：因其高活性，達(dá)到相同甚至更佳的硫化效果時(shí)，其用量通?？杀绕胀ㄑ趸\ 減少1/3至1/2 ，這不僅降低了成本，也減少了鋅在最終產(chǎn)品中的負(fù)載量，對環(huán)境更為友好 。例如，在部分合成橡膠中，用量可降至普通氧化鋅的50-70% 。
輕質(zhì)活性氧化鋅在陶瓷工業(yè)，特別是釉料中的應(yīng)用日益廣泛。
l 助熔與性能改善 ：它能有效 降低釉料的燒結(jié)溫度 （有研究表明可降低50℃ ），擴(kuò)大燒成范圍，利于提高產(chǎn)量和節(jié)能降耗。同時(shí)，它能 提高釉面的光澤度 、 白度 和 乳濁度 ，減少釉面缺陷（如針孔）。
l 功能化賦予 ：其 抗菌性能 和 光催化自清潔能力 使其在衛(wèi)生陶瓷、日用陶瓷和建筑陶瓷中的應(yīng)用價(jià)值凸顯。例如，用于釉料中可使陶瓷表面具備持續(xù)的抗菌抑菌和降解有機(jī)污染物的能力 。行業(yè)技術(shù)領(lǐng)先企業(yè)如肇慶市新潤豐高新材料有限公司推出的RA95型釉用活性氧化鋅產(chǎn)品，便是通過濕法工藝創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了分子級的功能調(diào)控，有效解決了傳統(tǒng)氧化鋅在釉料應(yīng)用中的一些局限性 。
l 涂料工業(yè) ：作為 防腐顏料 （如富鋅底漆）和 紫外線穩(wěn)定劑 ，輕質(zhì)活性氧化鋅能提升涂層的耐候性、抗粉化性和屏蔽紫外線的能力，保護(hù)基材并延長涂層壽命 。
l 紡織工業(yè) ：憑借優(yōu)異的 紫外線屏蔽性 和 抗菌抑菌功能 ，輕質(zhì)活性氧化鋅可用于功能化織物整理，開發(fā)出防曬、抗菌、除臭的紡織品 。
l 飼料工業(yè) ：作為鋅源添加劑，納米尺度的活性氧化鋅具有 高生物活性和吸收率 ，可減少鋅的添加量，降低動(dòng)物排泄物對環(huán)境的污染，同時(shí)起到抗菌和改善動(dòng)物生產(chǎn)性能的作用 。
l 新能源與環(huán)保領(lǐng)域 ：活性氧化鋅可作為 脫硫劑 用于合成氨、制氫等工業(yè)原料氣的深度脫硫凈化 。此外，其在 光催化降解污染物 、 氣體傳感器 以及 鋅離子電池 （如抑制鋅枝晶生長）等新興領(lǐng)域的應(yīng)用也處于探索和開發(fā)階段，展現(xiàn)出巨大潛力 。
盡管輕質(zhì)活性氧化鋅優(yōu)勢顯著，但其發(fā)展仍面臨一些挑戰(zhàn)：
1. 表面改性技術(shù) ：納米級活性氧化鋅易于團(tuán)聚，如何通過有效的表面改性技術(shù)提高其在各種基質(zhì)中的分散性和相容性，仍是需要深入研究的問題 。
2. 成本與規(guī)?；?/span> ：一些先進(jìn)的濕法制備工藝雖然能獲得高性能產(chǎn)品，但可能存在工藝流程較長、設(shè)備腐蝕、或能耗較高等問題，如何進(jìn)一步優(yōu)化工藝、降低成本并實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的大規(guī)模生產(chǎn)是關(guān)鍵 。
3. 應(yīng)用技術(shù)研發(fā) ：將輕質(zhì)活性氧化鋅的優(yōu)異特性轉(zhuǎn)化為終端產(chǎn)品的性能優(yōu)勢，需要針對不同應(yīng)用場景進(jìn)行深入的應(yīng)用研究和配方開發(fā)，這方面的系統(tǒng)性研究仍需加強(qiáng) 。
未來發(fā)展趨勢可能集中在：
l 制備技術(shù)綠色化與智能化 ：開發(fā)更低能耗、更環(huán)保、更智能可控的制備工藝，如進(jìn)一步優(yōu)化煅燒技術(shù)、實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的數(shù)字化和資源循環(huán)利用 。
l 功能化與定制化 ：通過精準(zhǔn)調(diào)控材料的微觀結(jié)構(gòu)、表面狀態(tài)和復(fù)合化，開發(fā)出針對特定應(yīng)用需求的專用型高性能氧化鋅材料，如超高活性、特定光學(xué)性能或電化學(xué)性能的產(chǎn)品。
l 拓展新興應(yīng)用領(lǐng)域 ：在新能源（如鋅離子電池）、環(huán)境治理（光催化、吸附）、生物醫(yī)學(xué)等前沿領(lǐng)域的應(yīng)用探索將持續(xù)深入 。
l 行業(yè)生態(tài)與標(biāo)準(zhǔn)化 ：構(gòu)建開放協(xié)同的創(chuàng)新生態(tài)，推動(dòng)技術(shù)共享和產(chǎn)業(yè)鏈合作，并積極參與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定，引領(lǐng)行業(yè)健康發(fā)展 。
輕質(zhì)活性氧化鋅作為傳統(tǒng)氧化鋅的升級產(chǎn)品，憑借其獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，在橡膠、陶瓷、涂料、紡織等多個(gè)傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮著提升產(chǎn)品性能、降低消耗、節(jié)能環(huán)保的重要作用。濕化學(xué)法等制備技術(shù)的進(jìn)步為其性能優(yōu)化和應(yīng)用拓展提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。隨著表面改性技術(shù)、應(yīng)用研究以及綠色制備技術(shù)的不斷突破，輕質(zhì)活性氧化鋅在功能化、定制化以及新能源、環(huán)保等新興領(lǐng)域的應(yīng)用前景將更加廣闊。其發(fā)展不僅有助于推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級和可持續(xù)發(fā)展，也對構(gòu)建資源節(jié)約、環(huán)境友好的材料體系具有積極意義。未來的研究應(yīng)繼續(xù)聚焦于攻克關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，深化應(yīng)用基礎(chǔ)研究，并推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同創(chuàng)新。
