纳米氧化锌的颜色特点_常见问题_青岛纳卡森锌业科技有限公司

纳米氧化锌的颜色特点

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。


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。


三、纳米氧化锌随时间及环境湿度变化,其颜色的变化

对于纳米氧化锌,由于其颗粒表面存在吸附氧及羟基氧,而这两种氧的数量会随着时间的变化而发生变化,比如水分的吸附及空气中氧气的再吸附与剥离等。这两种氧的数量的变化,必然会引起颗粒中分子及电子能级的变化,对光的吸收也不相同,因此,纳米氧化锌的颜色变浅。


四、纳米氧化锌的颜色与纯度的关系

纯的纳米氧化锌,其颜色是纯微黄的,显得色泽很亮。

当纳米氧化锌含杂质,如铁、锰、铜、镉等到了一定程度,会使氧化锌的颜色在微黄色中带有土色的感觉,那是因为铁、锰、铜、镉等的氧化物均为有色物质,相互混合后,几种色光交混,显出土白色。而纳米氧化锌(或者活性氧化锌,轻质氧化锌)随着时间变化而发生的颜色变化,会被土色所掩盖,而使颜色显得变化极小;当纳米氧化锌中含杂质再高时,其颜色会变得很深,更无法观测到其颜色随时间变化的情况。

如前所述,物质的颜色是其对外界光线选择性的吸收引起的。因此,在我们比较氧化锌的颜色时,最好在户外光亮的地方观察比较确切。选择不同的环境做比较,会得到不同的比较结果,这也体现了光反射的趣味性。

五、关于纳米氧化锌颜色的另外一种解释

   纳米氧化锌是经碱式碳酸锌煅烧而得。在此过程中,如果碱式碳酸锌未能完全分解,纳米氧化锌的颜色就会显得白一些,因为碱式碳酸锌为纯白色。此外,在南方与北方生产,或在潮湿的雨天与干燥的天气下生产,也会影响颜色。因为纳米氧化锌可与湿空气及二氧化碳反应生成碱式碳酸锌,发生了煅烧过程的逆反应。这种变化对产品质量的影响有多大,现在尚难断定,因为碱式碳酸锌本身也是具有催化作用的,适于在脱硫剂及橡胶行业使用;而在饲料行业,碱式碳酸锌具有与氧化锌同样的功能,它也是一种饲料添加剂,同时,在饲料行业,我们关心的问题主要是重金属的含量是否达到标准要求。