什么是氧化鋅
編輯氧化鋅是一種無機化合物與式?的Zn?ò。ZnO是白色粉末,不溶于水。在許多材料和產品中用作添加劑,包括化妝品、食品補充劑、橡膠、塑料、陶瓷、玻璃、水泥、潤滑劑、油漆、軟膏、粘合劑、密封劑、顏料、食品、電池、鐵氧體、阻燃劑以及急救磁帶。盡管它作為礦物鋅礦自然存在,但大多數氧化鋅是人工合成的。
化學性質
編輯純ZnO是白色粉末,但在自然界中它以稀有的礦物鋅礦存在,通常含有錳和其他雜質,這些雜質賦予黃色至紅色。
結晶的氧化鋅是熱致變色的,在空氣中加熱時會從白色變為黃色,冷卻后會恢復為白色。這種顏色變化是由高溫下環境中少量氧氣流失所致,形成非化學計量的Zn?1 + x?O,在800°C時x = 0.00007。
氧化鋅的生產
編輯對于工業用途,通過三個主要過程每年可生產10?5噸ZnO:
間接過程
在間接或法式工藝中,金屬鋅在石墨坩堝中熔化并在高于907°C(通常在1000°C左右)的溫度下蒸發。鋅蒸氣與空氣中的氧氣反應生成ZnO,并伴隨其溫度下降和明亮的發光。氧化鋅顆粒被輸送到冷卻管道中并收集在袋式除塵器中。這種間接方法在1844年由勒克萊爾(法國)推廣,因此通常稱為法國過程。它的產品通常由平均大小為0.1到幾微米的團聚氧化鋅顆粒組成。按重量計,世界上大多數氧化鋅是通過法國工藝制造的。
直接過程
直接或美國過程始于各種受污染的鋅復合材料,例如鋅礦石或冶煉廠副產品。通過與碳源(如xxx煤)一起加熱來還原鋅前體(碳熱還原),以產生鋅蒸氣,然后像間接工藝一樣將其氧化。由于原材料的純度較低,因此與間接工藝相比,最終產品在直接工藝中的質量也較低。
濕化學過程
少量的工業生產涉及濕化學工藝,該工藝從鋅鹽的水溶液開始,從中沉淀出碳酸鋅或氫氧化鋅。然后將固體沉淀物在約800°C的溫度下煅燒。
實驗室綜合
存在許多用于科學研究和利基應用的生產ZnO的專門方法。這些方法可以按所得的ZnO形式(本體、薄膜、納米線)、溫度、過程類型進行分類。或解決方案的增長和其他參數進行分類。
大單晶(多立方厘米)可以通過氣體輸送(氣相沉積),生長水熱合成或熔體生長。然而,由于ZnO的蒸氣壓高,從熔體中生長是有問題的。氣體傳輸的生長難以控制,因此首選水熱法。薄膜可以通過制造的化學氣相沉積、金屬有機氣相外延、電沉積、脈沖激光沉積、濺射、溶膠-凝膠合成、原子層沉積、噴霧熱解等。
普通的白色粉末狀氧化鋅可以在實驗室中通過用鋅陽極電解碳酸氫鈉溶液來生產。產生氫氧化鋅和氫氣。加熱時,氫氧化鋅分解成氧化鋅。
氧化鋅的應用
編輯氧化鋅粉的用途很多,主要的摘要如下。大多數應用利用氧化物作為其他鋅化合物的前體的反應性。對于材料科學應用,氧化鋅具有高折射率、高導熱性、粘結性、抗菌和紫外線防護特性。因此,它被添加到材料和產品中,包括塑料、陶瓷、玻璃、水泥、橡膠、潤滑劑、油漆、軟膏、粘合劑、密封劑、混凝土制造、顏料、食品、電池、鐵氧體、阻燃劑等。
橡膠制造
ZnO的使用量中有50%至60%用于橡膠工業。氧化鋅與硬脂酸一起用于橡膠的硫化ZnO添加劑還可以保護橡膠免受真菌和紫外線的傷害。
陶瓷行業
陶瓷工業消耗大量的氧化鋅,特別是在陶瓷釉料和玻璃料組合物中。ZnO的較高的熱容量,導熱率和高溫穩定性以及較低的膨脹系數是陶瓷生產中的理想特性。ZnO影響釉料,搪瓷和陶瓷配方的熔點和光學性能。氧化鋅是一種低膨脹的二次助熔劑,它通過降低粘度隨溫度的變化而提高了釉料的彈性,并有助于防止開裂和發抖。通過用ZnO代替BaO和PbO、熱容會降低、導熱系數會增加。少量鋅可改善光亮表面的發展。但是,從中到大量 它會產生啞光和結晶的表面。關于顏色,鋅具有復雜的影響。
醫學
氧化鋅與約0.5%的氧化鐵(III)(Fe?2?O?3)的混合物稱為爐甘石,用于爐甘石洗劑中。鋅礦和半晶石這兩種礦物在歷史上被稱為爐甘石。當與混合丁子香酚,一配體,氧化鋅丁香酚形成,其具有應用程序作為一個恢復性和口腔修復在牙科。
反映出ZnO的基本特性,氧化物的細顆粒具有除臭和抗菌的特性,因此將其添加到棉織物、橡膠、口腔護理產品和食品包裝等材料中。與散裝材料相比,細顆粒增強的抗菌作用不僅限于ZnO,而且對于其他材料(如銀)也可以觀察到。該性質是由于細顆粒的表面積增加所致。
氧化鋅用于漱口水產品和牙膏中,被認為是一種抗菌劑,旨在防止牙菌斑和牙垢的形成,并通過減少口腔中的揮發性氣體和揮發性硫化合物(VSC)來控制口臭。除氧化鋅或鋅鹽外,這些產品還通常含有其他活性成分,例如氯化十六烷基吡啶鎓、木糖醇、扁柏酚、香精油和植物提取物。?
氧化鋅被廣泛用于治療各種皮膚疾病,包括特應性皮炎、接觸性皮炎,因濕疹引起的瘙癢、尿布疹和痤瘡。氧化鋅也經常添加到防曬霜中。
它在產品,如使用嬰兒爽身粉和護膚霜來治療尿布皮疹、爐甘石霜、抗頭皮屑 洗發水和防腐油膏。它也是膠帶中的一種成分,運動員用作繃帶以防止在鍛煉過程中軟組織受損。
氧化鋅可用于軟膏、乳霜和乳液中,以防止紫外線引起的曬傷和其他皮膚傷害。它是最寬光譜的UVA和UVB吸收劑,已被美國食品和藥物管理局(FDA)批準用作防曬霜,并且完全光穩定。當用作防曬霜的成分時,氧化鋅可阻擋UVA(320-400 nm)和UVB(280-320 nm)紫外線。氧化鋅和其他最常見的物理防曬,二氧化鈦,被認為是無刺激性、過敏性反應和非粉刺。但是,氧化鋅中的鋅會被皮膚吸收一些。
許多防曬霜使用氧化鋅的納米顆粒(以及二氧化鈦的納米顆粒),因為這樣的小顆粒不會散射光,因此不會呈現白色。納米顆粒不會比常規尺寸的氧化鋅顆粒吸收更多的皮膚,并且只會吸收到皮膚的最外層,而不會吸收到體內。
氧化鋅納米顆粒能夠增強的抗菌活性環丙沙星。研究表明,平均粒徑在20?45nm的納米ZnO在體外可以增強環丙沙星對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌?的抗菌活性。這種納米材料的增強效果取決于所有測試菌株的濃度。此效果可能是由于兩個原因。首先,氧化鋅納米粒子會干擾NorA蛋白,后者被開發用于賦予細菌抗性并具有介導外排的泵浦活性。細胞中的親水性氟喹諾酮類藥物。其次,氧化鋅納米顆粒會干擾Omf蛋白,Omf蛋白是導致喹諾酮類抗生素滲透到細胞中的原因。
香煙過濾器
氧化鋅是香煙過濾嘴的一種成分。由浸漬有氧化鋅和氧化鐵的木炭組成的過濾嘴可從煙草煙霧中去除大量的氰化氫(HCN)和硫化氫(H?2?S),而不會影響其味道。
食品添加劑
氧化鋅被添加到包括早餐谷物在內的許多食品中,作為鋅的來源,鋅是一種必需的營養素。某些預包裝食品也包含痕量的ZnO,即使其并非旨在作為營養物也是如此。
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