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納米氧化鋅的顏色特點(diǎn)
發(fā)布時(shí)間：2022-08-24
一、物質(zhì)顏色的由來
物質(zhì)的顏色都是其反光的結(jié)果。白光是混合光，由各種色光按一定的比例混合而成。如果某物質(zhì)在白光的環(huán)境中呈現(xiàn)黃色（比如納米氧化鋅），那是因?yàn)榇宋矬w吸收了部分或者全部的藍(lán)色光。物質(zhì)的顏色是由于其對(duì)不同波長(zhǎng)的光具有選擇性吸收作用而產(chǎn)生的。
不同顏色的光線具有不同的波長(zhǎng)，而不同的物質(zhì)會(huì)吸收不同波長(zhǎng)的色光。物質(zhì)也只能選擇性的吸收那些能量相當(dāng)于該物質(zhì)分子振動(dòng)能變化、轉(zhuǎn)動(dòng)能變化及電子運(yùn)動(dòng)能量變化的總和的輻射光。換句話說，即使是同一物質(zhì)，若其內(nèi)能處在不同的能級(jí)，其顏色也會(huì)不同。比如氧化鋅，不論是普通形式的，還是納米形式的，高溫時(shí)顏色均很黃，溫度降低時(shí)顏色變淺。原因在于在不同溫度時(shí)，氧化鋅的分子能及電子能的躍遷能量不同，因此，對(duì)各種色光的吸收不同。
二、粗顆粒的氧化鋅與納米氧化鋅的結(jié)構(gòu)區(qū)別，及由此導(dǎo)致的分子內(nèi)能差異
粗顆粒的直接法或間接法氧化鋅是離子晶體。通常來說，鋅原子與氧原子以離子鍵形式存在。由于其顆粒較粗，每個(gè)顆粒中氧原子與鋅原子的數(shù)量相當(dāng)多，而且兩種原子的數(shù)量是一樣的（按分子式ZnO看，是1：1）。但對(duì)于納米氧化鋅，其顆粒相當(dāng)細(xì)，使得顆粒表面的未成鍵的原子數(shù)目大增。也就是說，納米氧化鋅不能再看成具有無限多理想晶面的理想晶體，在其表面，會(huì)有無序的晶間結(jié)構(gòu)及晶體缺陷存在。表面這些與中心部分不同的原子的存在，使得其具有很強(qiáng)的與其他物質(zhì)反應(yīng)的能力，也就是我們通常所說的活性。
研究表明：在納米氧化鋅中，至少存在三種狀態(tài)的氧，他們是晶格氧（位于顆粒內(nèi)部）、表面吸附氧及羥基氧（--OH），而且，顆粒中鋅的數(shù)量大于氧的數(shù)量，不是1：1的狀況。這一點(diǎn)與普通氧化鋅完全不同。納米氧化鋅的表面存在氧空缺，有許多懸空鍵，易于與其他原子結(jié)合而發(fā)生反應(yīng)，這也是納米氧化鋅在橡膠中、催化劑中作為活性劑應(yīng)用的基本原理。
由于納米氧化鋅與普通氧化鋅的上述不同。使得其顆粒中分子能及電子能的躍遷變化能級(jí)不同，因此，其顏色也不同。普通氧化鋅是白色，而納米氧化鋅是微黃色。
三、納米氧化鋅隨時(shí)間及環(huán)境濕度變化，其顏色的變化
對(duì)于納米氧化鋅，由于其顆粒表面存在吸附氧及羥基氧，而這兩種氧的數(shù)量會(huì)隨著時(shí)間的變化而發(fā)生變化，比如水分的吸附及空氣中氧氣的再吸附與剝離等。這兩種氧的數(shù)量的變化，必然會(huì)引起顆粒中分子及電子能級(jí)的變化，對(duì)光的吸收也不相同，因此，納米氧化鋅的顏色變淺。
四、納米氧化鋅的顏色與純度的關(guān)系
純的納米氧化鋅，其顏色是純微黃的，顯得色澤很亮。
當(dāng)納米氧化鋅含雜質(zhì)，如鐵、錳、銅、鎘等到了一定程度，會(huì)使氧化鋅的顏色在微黃色中帶有土色的感覺，那是因?yàn)殍F、錳、銅、鎘等的氧化物均為有色物質(zhì)，相互混合后，幾種色光交混，顯出土白色。而納米氧化鋅（或者活性氧化鋅，輕質(zhì)氧化鋅）隨著時(shí)間變化而發(fā)生的顏色變化，會(huì)被土色所掩蓋，而使顏色顯得變化極小；當(dāng)納米氧化鋅中含雜質(zhì)再高時(shí)，其顏色會(huì)變得很深，更無法觀測(cè)到其顏色隨時(shí)間變化的情況。
如前所述，物質(zhì)的顏色是其對(duì)外界光線選擇性的吸收引起的。因此，在我們比較氧化鋅的顏色時(shí)，最好在戶外光亮的地方觀察比較確切。選擇不同的環(huán)境做比較，會(huì)得到不同的比較結(jié)果，這也體現(xiàn)了光反射的趣味性。
五、關(guān)于納米氧化鋅顏色的另外一種解釋
納米氧化鋅是經(jīng)堿式碳酸鋅煅燒而得。在此過程中，如果堿式碳酸鋅未能完全分解，納米氧化鋅的顏色就會(huì)顯得白一些，因?yàn)閴A式碳酸鋅為純白色。此外，在南方與北方生產(chǎn)，或在潮濕的雨天與干燥的天氣下生產(chǎn)，也會(huì)影響顏色。因?yàn)榧{米氧化鋅可與濕空氣及二氧化碳反應(yīng)生成堿式碳酸鋅，發(fā)生了煅燒過程的逆反應(yīng)。這種變化對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響有多大，現(xiàn)在尚難斷定，因?yàn)閴A式碳酸鋅本身也是具有催化作用的，適于在脫硫劑及橡膠行業(yè)使用；而在飼料行業(yè)，堿式碳酸鋅具有與氧化鋅同樣的功能，它也是一種飼料添加劑，同時(shí)，在飼料行業(yè)，我們關(guān)心的問題主要是重金屬的含量是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。
