[發明專利]用于生產具有大小和形態受控的氧化鋅薄片的方法

有效

• 申請號: 201780094847.2
• 申請日: 2017-09-13
• 公開（公告）號: CN111107907B
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發明（設計）人: 恩代爾·蘇瓦奇
• 申請（專利權）人: 恩特諾工業技術與納米材料工貿有限公司
• 主分類號: C01G9/02
• 分類號: C01G9/02;A61K8/02;A61K8/27;B01J23/06;A61Q17/04;C08K3/22
• 代理公司: 成都超凡明遠知識產權代理有限公司 51258
• 代理人: 王暉;許洪潔

本發明提出一種用于生產具有平均比表面積大于25平方米每克、大小和形態受控的多邊形氧化鋅薄片的方法，該方法包括：在適于通過釋放游離質子來取代Zn離子從而形成包含Zn的復合結構的介質中制備包含Zn或其化合物的介質，其濃度在1.55至7.75摩爾Zn/L之間范圍內；在50℃至320℃之間的范圍內的溫度下于容器中攪拌該介質持續最長達10小時以獲得懸浮液；過濾該懸浮液以獲得包含固體顆粒的過濾物；干燥然后煅燒干燥后的過濾物；其中，使用一個或多個徑向流葉輪進行攪拌，使得容器中的雷諾數大于2500且小于10000。本發明還提出了一種包括這種薄片的產品。

技術領域

本發明涉及獲取大小和形態受控的氧化鋅顆粒。特別地，本發明涉及獲取具有高平均比表面積的多邊形氧化鋅薄片。

背景技術

對納米結構的研究使人們能夠生產出有利于人類生活的設備，例如防污涂料、抗菌結構、防水表面、活性UV(紫外光)防護器、小型電子儀器等等。

然而，納米結構由于其極小的尺寸可能會呈現一些缺陷。其中一個缺陷就是由于其尺寸導致其表面能非常高。為了減少其表面能程度，納米結構呈現出以不受控制的方式形成團聚物的趨勢。結果，結構出現微米級團聚物的形式。表面能的降低使其結構的使用復雜化，同時也導致在納米級別上觀察到的獨特特征消失。

納米結構可以穿過用于防止空氣中顆粒的微過濾器。此外，Vogt等人(2006年)進行的一項研究發現直徑為40nm的顆粒可以穿過皮膚，是因為“角質層”(皮膚的最上層)的孔徑約為80nm。因此，為了防止經皮穿透從而威脅人類健康，納米結構的尺寸應最小為80nm。可見，納米結構也可以通過經皮方式穿透到人體皮膚中，從而污染血流并且因此很容易到達肺部或消化系統，在那里它們可能會誘導自由基的產生，這損傷細胞及DNA結構。納米結構還可以進入血細胞并容易地穿透其中，從而滲入免疫系統，以誘導神經細胞處以及甚至大腦處的永久性損傷。

納米結構也因為對環境和自然有害而廣為人知，例如在它們污染土壤時的情況中。因此，為了在受益于其獨特和卓越的性能的同時，確保納米結構的安全使用，需要開發新的解決方案。

氧化鋅可以以納米結構的形式可用，具有抗組胺、抗紅斑的特性，并且已知其具有抗紫外光的能力。氧化鋅也可用于凈化領域(通過化學反應來中和危險化學品)。因此，氧化鋅(ZnO)可以被用于很多領域，諸如凈化污染水體，中和化學戰劑和施肥后殘留在土壤中的化學殘留物，以及去除土壤和植物中的化學物質。氧化鋅還具有半導體特性，在技術應用和研究目的上具有巨大潛力。

氧化鋅被廣泛應用于各種技術中，涉及可以直接穿透人類皮膚或間接影響人類的材料，例如在水處理中，從而對人類健康構成潛在威脅。同樣，如果以納米顆粒形式以期用于凈化土壤，則其有可能聚集在根尖和/或穿透進入相應的植物細胞并損傷相應的植物細胞。

與微米級的氧化鋅結構相比，氧化鋅納米結構的光學和化學性質更好。然而，這種類型的納米結構直接應用于人體皮膚，特別是考慮到當其用于防曬劑、醫用粉末、保健軟膏和凈化有害戰劑氣體的用途時。盡管因其光學和化學特性，氧化鋅(ZnO)被認為是用于此類應用非常重要的材料，但基于納米級氧化鋅(ZnO)也是一種具有毒性的結構這一事實反而不適合此類用途，因為其可能會穿透人體皮膚并混入血流中。此外，該結構可能會通過強烈且不受控制的隨機團聚而達到微米尺寸，從而失去其在納米級別中展示出的獨特表現。

為了防止上述提到的在人體健康上的潛在有害影響，通常將有機或聚合物涂層應用到納米結構上，從而增加其大小，以防止其穿透到細胞結構中。然而，這種方法覆蓋了基礎的納米結構表面，也阻礙了從納米顆粒中期望得到的活性特征。

防止納米結構毒性的另一種做法是盡力將顆粒大小保持在一定水平。在這種方法中，納米結構必須足夠大才能避免真皮穿透，從而無法進入細胞結構和血液，消除其毒性。

無機結構如氧化鋅(ZnO)顆粒經歷的另一個問題是其不透明性，隨著顆粒尺寸減小到納米級別，這種不透明性開始消失。這一事實對于產品如防曬劑，保濕劑等可能很重要，其在化妝品領域尤為顯著。