一种具有蓝光屏蔽性能的涂层材料ZnO的制备方法技术

本发明专利技术属于纳米无机材料技术领域，尤其为一种具有蓝光屏蔽性能的涂层材料ZnO的制备方法，该具有蓝光屏蔽性能的涂层材料ZnO的制备方法利用激光多次快速辐照ZnO颗粒，并且在最大程度上抑制了ZnO颗粒表面无序结构或体相缺陷的产生，维持ZnO颗粒完整的晶体结构，避免了ZnO晶格畸变，这样，使得制备的ZnO颗粒在能够屏蔽紫外光

【技术实现步骤摘要】
一种具有蓝光屏蔽性能的涂层材料ZnO的制备方法


[0001]本专利技术属于纳米无机材料
，具体涉及一种具有蓝光屏蔽性能的涂层材料ZnO的制备方法。

技术介绍

[0002]ZnO(氧化锌)是一种重要的工业无机原料，应用领域十分广泛，比如，ZnO在塑料、硅酸盐制品、合成橡胶、润滑油、油漆涂料、药膏、粘合剂、食品、电池、阻燃剂等产品的制作中均有应用。而由于ZnO的能带隙和激子束缚能较大，透明度高，有优异的常温发光性能，在半导体领域的液晶显示器、薄膜晶体管、发光二极管等产品中也有应用。
[0003]另外，ZnO还可以很好的吸收太阳光谱中的紫外光，起到屏蔽紫外光的作用，并且ZnO本身是一种环保材料，与生物体相容性好，不会给人类健康造成伤害，也不会影响人类日常生活所处的环境，所以在日用品领域也有应用，比如，氧化锌广泛应用在物理防晒剂中，可以提供广谱的紫外保护。
[0004]前述诸多氧化锌的应用，一般是通过对氧化锌进行改性处理，或者与其他物质组配使用，比如，目前常用的制备具有可见光透过且屏蔽紫外光
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蓝光的ZnO半导体材料的方法是元素掺杂和半导体复合。
[0005]其中，元素掺杂的方法被认为是调节ZnO光吸收性能最直接有效的方法，在这一方法途径中，通过元素掺杂直接调节ZnO的能带结构，使其可以吸收不同波段的紫外光
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蓝光。现有技术中，比如，Liu等(Journal of Alloys and Compounds，2021,880，160501)利用Ag元素掺杂ZnO，增强了其对400
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450nm处蓝紫光的高效率吸收；Mohsin等(Applied Materials Today，2021,23，101047)利用Fe元素掺杂ZnO，使其在400
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450nm波段处对蓝紫光的吸收增强。然而，通过元素掺杂的方法引入的元素在ZnO体相或者表面的分布不可控，且会引起ZnO晶格结构的畸变，使得ZnO的缺陷增多，增加了ZnO对可见光的散射，导致透光率降低，严重影响其对光的透过和屏蔽性能。
[0006]对于另一种半导体复合的方法，现有技术中，比如，Ma等(Materials 2021,14,3299)利用TiO2与ZnO进行半导体复合，通过诱导界面处的氧空位增加其对蓝紫光的吸收，此材料对400
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450nm处的蓝紫光吸收效率增加了20％；Gandotra等(Journal of Alloys and Compounds，2021,873，159769)利用CuxO复合ZnO得到复合半导体材料，增强了400
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450nm处的蓝紫光吸收效率；Oamar等(Journal of Environmental Chemical Engineering，2021,9，105534)利用g
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C3N4复合ZnO材料，其对400
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450nm处的蓝紫光吸收效率增加了近3倍；此外，一些具有还原性能的金属高温蒸汽对ZnO表面进行还原处理亦能增强ZnO对蓝紫光的吸收性能；然而，此种方法处理后的ZnO表面，呈现出无序的结构，这对于ZnO材料中光的透过和屏蔽是不利的。

技术实现思路

[0007]本专利技术旨在提供一种具有蓝光屏蔽性能的涂层材料ZnO的制备方法，解决现有技
术中对ZnO材料的处理方式会引起ZnO晶格结构畸变、ZnO材料表面呈现无序结构，导致ZnO材料在具备滤除蓝紫光功能的同时，透光率也降低的技术问题。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]提供一种具有蓝光屏蔽性能的涂层材料ZnO的制备方法，包括以下步骤：
[0010](1)对纳米ZnO颗粒进行预热处理，清洁其表面；
[0011](2)将预热处理后的ZnO颗粒进行压片处理，并保证压片后ZnO颗粒的平整度；
[0012](3)利用激光对ZnO进行辐照处理；
[0013](4)将步骤(3)中辐照后的ZnO颗粒重新混合均匀；
[0014]重复步骤(2)、步骤(3)、步骤(4)多次，直到ZnO颗粒颜色均一。
[0015]优选的，所采用的ZnO颗粒的晶型为纤锌矿型、闪锌矿型、NaCl晶型或CsCl晶型。
[0016]优选的，所述ZnO颗粒的粒径为5nm
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5000nm。
[0017]优选的，所述ZnO颗粒的粒径为100nm。
[0018]优选的，所述激光的光源波长为300nm
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1700nm；所述激光的光源功率为1W
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100W；所述激光的光源脉冲宽度为1皮秒
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1000纳秒；所述激光的光源脉冲频率为10赫兹
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10000赫兹。
[0019]优选的，所述步骤(1)中，对纳米ZnO颗粒进行预热处理是在马弗炉中进行，预热处理的温度区间为200
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500摄氏度；或者，
[0020]在管式炉中惰性气体保护下对纳米ZnO颗粒进行预热处理。
[0021]优选的，在所述步骤(3)中，所述辐照处理的时长为3
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8秒。
[0022]优选的，重复步骤(2)、步骤(3)、步骤(4)5
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10次。
[0023]优选的，在所述步骤(2)中，将预热处理后的ZnO颗粒样品在石英玻璃衬底上进行压片处理，ZnO颗粒样品摊薄后上层为压片玻璃；在所述步骤(3)中，当压片玻璃在进行激光辐照后颜色由透明变为深黑色，则对压片玻璃进行更换。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0025]1、该具有蓝光屏蔽性能的涂层材料ZnO的制备方法利用激光多次快速辐照ZnO颗粒，并且在最大程度上抑制了ZnO颗粒表面无序结构或体相缺陷的产生，维持ZnO颗粒完整的晶体结构，避免了ZnO晶格畸变，这样，使得制备的ZnO颗粒在能够屏蔽紫外光
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蓝光的同时，还具有良好的可见光透过性能，辐照后的ZnO颗粒可应用于具有蓝光屏蔽性能的涂层材料中。
[0026]2、由于所采用的是激光辐照技术，制备过程清洁、无污染，没有引入其他杂质元素，而且所需反应时间短，制备效率高，制备的ZnO颗粒可用于加工高质量的具有可见光透过性能并同时屏蔽紫外光
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蓝光的ZnO涂层材料。
附图说明
[0027]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：
[0028]图1为本专利技术具有蓝光屏蔽性能的涂层材料ZnO的制备方法一实施例中激光辐照的示意图。
[0029]图2为本专利技术具有蓝光屏蔽性能的涂层材料ZnO的制备方法一实施例中经过激光
辐照后获得的ZnO颗粒样品与原料的光学照片对比示意图。
[0030]图3为本专利技术具有蓝光屏蔽性能的涂层材料ZnO的制备方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有蓝光屏蔽性能的涂层材料ZnO的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)对纳米ZnO颗粒进行预热处理，清洁其表面；(2)将预热处理后的ZnO颗粒进行压片处理，并保证压片后ZnO颗粒的平整度；(3)利用激光对ZnO进行辐照处理；(4)将步骤(3)中辐照后的ZnO颗粒重新混合均匀；重复步骤(2)、步骤(3)、步骤(4)多次，直到ZnO颗粒颜色均一。2.根据权利要求1所述的具有蓝光屏蔽性能的涂层材料ZnO的制备方法，其特征在于，所采用的ZnO颗粒的晶型为纤锌矿型、闪锌矿型、NaCl晶型或CsCl晶型。3.根据权利要求1所述的具有蓝光屏蔽性能的涂层材料ZnO的制备方法，其特征在于，所述ZnO颗粒的粒径为5nm
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5000nm。4.根据权利要求1所述的具有蓝光屏蔽性能的涂层材料ZnO的制备方法，其特征在于，所述ZnO颗粒的粒径为100nm。5.根据权利要求1所述的具有蓝光屏蔽性能的涂层材料ZnO的制备方法，其特征在于，所述激光的光源波长为300nm
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1700nm；所述激光的光源功率为1W
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100W；所述激光的光源脉冲宽度...

【专利技术属性】
技术研发人员：连俊林，王达，
申请(专利权)人：依云智酷北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：