具有锰离子掺杂物的颗粒氧化锌制造技术

本发明专利技术题为“具有锰离子掺杂物的颗粒氧化锌”。本发明专利技术公开了一种颗粒金属氧化物，其包含阳离子部分，所述阳离子部分包含锌部分、第一锰掺杂物部分以及选自铁和铝的第二掺杂物部分，其中所述锌部分占阳离子部分的约99重量％或更多，并且所述锰掺杂物部分和所述第二掺杂物部分以约5:1至1:5的重量比存在。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及颗粒氧化锌。更具体地，本专利技术涉及掺杂有锰和第二掺杂物的颗粒氧 化锌。
技术介绍
皮肤癌为显著的公共健康问题，其在美国占癌症诊断病例的50%。紫外线辐射 (UV)可导致分子和细胞级别的损坏，并被认为是导致皮肤癌的主要环境因素。长时间暴露 于UV辐射，诸如来自太阳的UV辐射，可导致形成光皮肤病和红斑，以及增加皮肤癌诸如黑 素瘤的风险，并加速皮肤老化过程，诸如皮肤失去弹性和起皱纹。可通过局部施用防晒剂来抑制UV暴露的损坏效应，所述防晒剂包含吸收、反射或 散射通常在光谱的UVA(波长约320nm至400nm)或UVB(波长大约290nm至320nm)范围内 的UV的化合物。许多防晒剂化合物可商购获得，其具有不同的为身体屏蔽紫外光的能力。 氧化锌可用作防晒剂的颗粒物质，因为其吸收并散射紫外线辐射。然而，专利技术人已 经认识到需要具有增强光学特性的氧化锌，具体地讲，需要用在防晒剂和个人护理产品中 的氧化锌，更具体地讲，需要增强UVA吸收的氧化锌。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供包含阳离子部分的颗粒金属氧化物。该阳离子部分 包含约99重量％或更多的锌部分、第一锰掺杂物部分和选自铁和铝的第二掺杂物部分。如 本文所限定，该颗粒金属氧化物具有大于能与之相比的颗粒金属氧化物的长短吸光度比率 的长短吸光度比率。锰掺杂物部分和第二掺杂物部分可以约5:1至约1:5,或约4:1至约 1:4,或约1:3至约3:1的重量比存在。【具体实施方式】如本文限定，专利技术人已经发现，具有某些阳离子掺杂物的颗粒氧化锌提供在电磁 光谱的UVA部分中的超过能与之相比的颗粒氧化锌的改善的吸收，该阳离子掺杂物以相对 低的水平并且以特定的比率存在。 据信根据本文的描述，本领域的技术人员可最大限度地利用本专利技术。下面的具体 实施例应该理解为仅仅是示例性的，并且无论如何都不会以任何方式限制本公开的其余部 分。除非另有定义，否则本文使用的所有技术术语和科学术语都具有本专利技术所属
普通技术人员通常理解的相同含义。除非另有定义，否则所有涉及的百分比是重量百分比。 颗粒氣化锌 本专利技术的实施例涉及颗粒金属氧化物。"颗粒"是指在环境条件下是细碎的固体材 料的材料。如本领域的技术人员将易于认识到，金属氧化物是大体上主要包含金属阳离子 和阴离子的离子固体，所述阴离子主要包含布置在结晶晶格结构中的氧阴离子。 因此，本专利技术的颗粒金属氧化物包含阳离子部分。该阳离子部分包含约99重量％ 或更多的锌部分。根据某些实施例，该锌部分占阳离子部分的约99 %至约99. 75%，诸如约 99 %至约99. 5 %，诸如约99 %至约99. 25 %。 该阳离子部分还包含第一锰掺杂物部分和选自铁和铝的第二掺杂物部分。如本文 所用，"掺杂物"或"掺杂物部分"表示密切结合到金属氧化物的结晶晶格结构中的那些阳离 子或阳离子的部分，如本文另外所描述，其从而使金属氧化物的电子特性改性。本领域的技 术人员将认识到，仅仅利用具有金属阳离子的材料涂覆颗粒金属氧化物在颗粒金属氧化物 自身中或其自身不足以提供改性的金属氧化物电子特性，因为仅仅涂覆将不提供金属阳离 子到金属氧化物的结晶晶格结构中的密切结合。 除锌部分之外，该阳离子部分还包含第一锰掺杂物部分。该锰部分可以占阳离子 部分的约0. 1重量％至0. 75重量％。根据某些实施例，该锰掺杂物部分占阳离子部分的约 0. 15%至约0.8%，诸如约0.25%至约0.75%。该锰掺杂物部分可以变化的氧化状态存在。 根据一个实施例，锰作为Mn2+或Mn3+存在。在另一个实施例中，锰作为Mn2+存在。 所述阳离子部分还包含选自铁或铝的第二掺杂物部分。即，在一个实施例中，该第 二阳离子掺杂物部分可以由铁组成。在第二实施例中，该第二阳离子掺杂物部分可以由铝 组成。在第三实施例中，该第二阳离子掺杂物部分可以包含铁和铝的组合。该铁可以变化 的氧化状态存在。根据一个实施例，铁作为Fe2+或Fe3+存在。在另一个实施例中，铁作为 Fe2+存在。相似地，铝可以变化的氧化状态存在。根据一个实施例，铝作为Al3+存在。 与锰掺杂物部分相似，该第二掺杂物部分可以占阳离子部分的约0. 1重量％至约 〇. 75重量％。根据某些实施例，该第二掺杂物部分占阳离子部分的约0. 15%至约0. 8%，诸 如约0. 25 %至约0. 75%。 锰掺杂物部分和第二掺杂物部分的和可以占阳离子部分的约0. 25%至约1%，诸 如阳离子部分的约0. 5%至约1%，诸如阳离子部分的约0. 75%至约1%，诸如阳离子部分 的约0. 85 %至约0. 99%。 根据某些实施例，专利技术人已经发现，当锰部分和第三部分以锰部分：第三部分的特 定重量比，即约1:5至约5:1，或1:3到3:1 (包括端值在内）存在时，在UVA吸收中实现特 定的有益效果。例如，该锰部分：第三部分的重量比除了在上述范围内的其它比率之外可以 是1:3、1:1或3:1。以更具体实例为例，该阳离子部分可以是锰部分的约0.25%和0.75% 第三部分；或〇. 5 %锰部分和0. 5 %第三部分；或约0. 75 %锰部分和0. 25 %第三部分。 如本领域的技术人员将易于理解，另外的金属阳离子可以低浓度存在于颗粒金属 氧化物中，而不损害其特性。例如，在某些实施例中，低浓度的这些另外的阳离子可以在阳 离子部分中总共以例如小于约〇. 5%，诸如小于约0. 25%，诸如小于约0. 1 %的浓度存在。 根据某些实施例，该另外的阳离子可以在阳离子部分中总共以约0. 001%至约0. 25%，诸 如约0. 001%至约0. 1%的浓度存在。该另外的阳离子可以包含碱金属、碱土金属的阳离 子；锌、锰和铁之外的过渡金属的阳离子；以及金属诸如镓、锗、镓、铟、锡、锑、铊、铅、铋和 针的阳呙子。 本专利技术的颗粒金属氧化物可以通过各种方法制备，诸如，使用例如碳或其他合适 的还原剂来还原氧化物矿石，然后再氧化的方法。其他合适的方法包括湿化学法。湿化学法 的一个实例包括混合各种阳离子的碱性盐溶液，并通过使用酸诸如草酸或甲酸减小PH值 来使ZnO沉淀。特别合适的湿化学法是所谓"溶胶-凝胶"法，其实例在下面描述。 根据本专利技术的一个实施例，颗粒金属氧化物由包括将包含水的溶剂体系与锌盐、 锰盐和第三盐（例如，铁盐、铝盐或它们的组合）混合的方法形成。根据某些实施例，锰阳 离子与第三盐阳离子的比率是约1:3至约3:1。 多种盐中的任一种盐可以用作各种阳离子的源。除其它盐之外，实例包括乙酸锌、 氯化锌、氯化锰、硫酸锰、乙酸锰、氯化铁、硫酸铁和氯化铝。可以将附加组分添加到溶剂体 系和盐的混合物中。例如，也可以添加表面活性剂，诸如乙醇胺（例如，三乙醇胺）以及均 化剂和/或PH调节剂，诸如醇和氨。合适的醇类包括乙醇、2-甲氧基乙醇等等。通常，在溶 胶-凝胶法中，在混合该溶剂体系、盐和任选的表面活性剂和均化剂/pH调节剂之后形成稳 定的、胶态的溶液（溶胶）。随时间推移，通过使具有被困其中的溶剂体系的胶态颗粒固化 和冷凝，包含锌阳离子、锰阳离子和第三盐的阳离子的凝胶网络逐步形成。 然后，允许该凝胶网络诸如在环境温度下干燥，以除去溶剂体当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含阳离子部分的颗粒金属氧化物，其中所述阳离子部分包含约99重量％或更多的锌部分、第一锰掺杂物部分以及选自铁和铝的第二掺杂物部分，其中所述第一锰掺杂物部分和所述第二掺杂物部分以约1:5至约5:1的重量比存在。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：S·戴利，E·T·G·E·冈，P·迈特拉，E·C·小卢沃罗，张永一，
申请(专利权)人：强生消费者公司，
类型：发明
国别省市：美国;US