文摘

紫外线辐射对人体造成损害,如皮肤老化,皮肤癌症,全世界和过敏。应用氧化锌纳米颗粒(氧化锌NPs)防晒产品(比如衣服或纺织品)保护人体皮肤吸收来自太阳的紫外线辐射。本研究的主要目的是调查未经处理的吸光度和透光率特征和治疗棉纺织品。氧化锌NPs使用水热方法,他们是用锌(没有制成的3)2h·62O和氢氧化钠在常数退火温度为300°C。傅里叶变换红外(ir)、x射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和紫外可见光谱被用来分析氧化锌NPs生产。从红外光谱结果,氧化锌NPs观察在该地区的400 - 600厘米1。纤锌矿型六角结构的氧化锌NPs与平均晶粒大小 观察纳米从XRD的结果。花朵形状的合成氧化锌NPs从SEM观察图像。紫外可见渗透的山峰被确定在264 nm和376 nm, 4.68和3.536电动汽车的能量带隙,分别。相比大部分氧化锌,能量带隙的氧化锌NPs蓝移是由于量子限制的影响。在紫外可见吸收峰是由于骁勇的电子跃迁到导带。合成的高能带显示高吸光度样品在264 nm。氧化锌NPs是制造和应用于100%的原棉传授防晒霜行动未经处理和棉织品。治疗的性能是通过量化评估利用紫外可见光谱紫外防护因素(UPF)和传播的比例(% T)辐射。对棉纺织品有61.50% UPF而2.65%的紫外线辐射传播。换句话说,未经处理的棉纺织品UPF值1.63%,74.56%紫外线辐射传播。 Therefore, the treated cotton textiles have excellent protection categories when compared to untreated cotton textiles.

1。介绍

纳米技术是一个新的研究领域,用于处理含纳米粒子的发现和使用纳米材料与大部分同行之间的结构差异。它也指的是艺术和科学的创建和使用纳米颗粒基本性质和功能1]。纳米粒子是微观粒子的直径1到100纳米,用于目前的纺织技术。纳米粒子也广泛应用在生命科学1,2),生物医学(3,4)、医疗(4)和安全(5)以及能源发电(6),农业(7,可持续能源6,7),能源储存(6,8)、基础设施(9),和建筑和结构10]。因为他们的能力转移费用,给快速的反应,以及他们的易用性和廉价的成本,氧化锌纳米颗粒之间的NPs是一个受欢迎的选择范围的应用程序。根据文献[2- - - - - -4,7,11],氧化锌NPs可用于纺织品紫外线屏蔽性能,抗真菌,抗菌活性,太阳能筛查、化妆品、食品包装、生物医学、自洁,水,和空气清洁、消毒环境,与光催化剂由于其独特的物理和化学特性,如高电化学耦合系数、化学稳定性,不同范围的吸收辐射,巨大的激子的结合能(60 meV),大能量带隙(3.37 eV),以及高机械和热稳定性。氧化锌NPs有许多伟大的品质,包括易于合成、可控的形状和大小,无毒性,发射中心的外在和内在的存在,并能发出各种颜色(紫色、蓝色、绿色、黄色和红色)(12- - - - - -14]。

紫外线辐射保护纺织品行业的最重要的挑战之一,因为臭氧损耗和温室效应。来自太阳的紫外线辐射穿透地球的能源有百分之五十可见灯,红外线,百分之四十五和百分之五的紫外线辐射(15]。紫外线辐射可分为三个波长区域根据其波长:UVA (400 nm - 320 nm), UV - b (320 nm - 280 nm), UV-C (280 nm - 200 nm) [3,5,7]。在这个时候,臭氧层UV-C完全吸收。紫外线辐射,最具破坏性的类型对紫外线a和紫外线b辐射的。它具有较高的能量和短的波长4- - - - - -6,15]。为了减少这种影响,必须合成氧化锌NPs纺织品行业。立方岩盐、立方闪锌矿和六角氧化锌NPs的三个最常见的结构。在正常环境,六角结构是热力学稳定的(7]。纳米线、nanoflower nanocombs、纳米、nanocages nanosprings, nanoring,针状的,nanoflake,球形,nanohelix,床单,bullet-like,六角板、多面,纳米管,奈米棒,金字塔形状,甜甜圈状,麦芽的球体,nanobows, nanoleafs,明星,尖峰,multipods,砸石头,cylinder-like和椭球体形态形式的氧化锌NPs来自扫描电镜(5- - - - - -8,12- - - - - -16]。紫外线辐射被半导体吸收,是否显著折射或分散辐射,是氧化锌NPs的紫外线屏蔽特性密切相关。氧化锌的化学成分对他们的保护措施(NPs有着直接的影响11,16]。此外,颗粒形状、大小、晶体和晶体形式都有一个角色9- - - - - -13]。当纺织品遭受紫外线辐射,他们的经验直接透射率,吸收和散射13]。皮肤损伤是由紫外线辐射发射、反射以及纤维染料(10- - - - - -13]。紫外线辐射吸收测量内部紫外线防护因素(UPF)。整理后织物的UPF值评估他们阻塞的品质,和UPF值越大,更保护他们是(10]。生产氧化锌的NPs,一系列准备技术报告,包括化学沉淀、喷雾热解法、热液、溶胶-凝胶法、光化学和electrospanning方法(13,14,16- - - - - -20.]。报道的几种文献[6],氧化锌NPs准备纺织应用程序通过水热方法使用不同的溶剂(蒸馏水、乙醇和甲醇)结果从20到9 nm大小对紫外线a和紫外线b UPF值高的。最近,氧化锌NPs准备棉纺织品的紫外线吸收性能使用醋酸锌(CH3首席运营官)2h·22O)和氢氧化钠前体通过添加表面活性剂(十六烷基三甲基铵(CTAB)出现在文献[12]。Yadav et al。21)准备氧化锌NPs平均直径小于35 nm棉纺织品结果从UPF值的增量和抗菌活动。另一组研究人员领导的易卜拉欣et al。22)也准备氧化锌NPs通过溶胶-凝胶技术对棉纺织品发现359纳米的颗粒大小提供持久的多功能钓鱼(防紫外线和抗菌活动)。

几种文献使用溶胶-凝胶方法制备氧化锌NPs而不是水热方法,也没有明确的方法来制备氧化锌NPs使用水热过程。以前,没有文献报道比较吸光度的治疗和治疗棉纺织品和未经处理的透光率和治疗棉纺织品。此外,比较透光率处理和未经处理的棉纺织品的吸光度不明确报道。因此,这项研究给详细的信息合成方法和UV-protective性能纳米颗粒的吸光度和透光率。氧化锌NPs是使用锌(没有准备3)2h·62O和氢氧化钠体细胞。生产样品进行了红外光谱分析和用于识别污染物。XRD结果表明,非原位生成纳米颗粒(17),已被放置在漂白棉纤维,平均重量33海里,在各种文献报道。使用SEM分析纳米粒子的形状,并习惯于评估紫外可见吸收光谱的治疗和治疗棉纺织品(18- - - - - -46]。因此,本研究的目的是合成,描述,对比,比较治疗和治疗棉纺织品。

2。实验的细节

氢氧化钠(氢氧化钠)、六水合硝酸锌(锌(没有3)2h·62O),从当地的供应商那里收购和乙醇(使用前未经纯化)。氧化锌NPs是利用水热的方法,包括使用锌(没有3)2h·62O和氢氧化钠前兆,如文献[18]。在这种情况下,乙醇水溶液0.6米远的锌(没有3)2h·62O是保持常数与轻微的电磁搅拌器搅拌45分钟彻底溶解六水合硝酸锌,和1 M氢氧化钠乙醇水溶液是同样由搅拌45分钟一模一样的。六水合硝酸锌完全溶解后,1 M氢氧化钠混合制备通过慢慢添加一滴一滴地25分钟不触及容器的墙,在磁搅拌保持高速。过程可以持续1小时后添加氢氧化钠的水溶液,和容器密封在这个温度1小时。之后,样本被转移到解决前一晚段合成液体小心地分离。15分钟的离心后沉淀被去除。氧化锌NPs是沉淀和双重蒸馏水和乙醇清洗四次在干空气环境中约为90°C。锌(哦)2完全转化为氧化锌NPs在这个时候,纳米粒子和其他官能团的存在是由傅里叶变换红外光谱(ir)。大小、形状、光学和结构性能的氧化锌生产NPs都测量。x射线衍射仪(panalytical)是用来记录的x射线衍射(XRD)模式生产氧化锌NPs使用Cu-K辐射的波长( 海里)的扫描范围 °-80°。扫描电子显微镜(SEM)和(EDXA、西)标本的形态是研究使用生成的氧化锌NPs的成分分析。使用紫外可见分光光度计(日立,u - 3010),氧化锌的光传输/吸收光谱NPs分布在水记录如下。采取的解决方案是蘸石英试管和氧化锌的紫外可见分光光度计约0.3 g NPs溶解在去离子水。在这样一个过程中,吸光度/氧化锌NPs测量的透射光谱。最后,氧化锌NPs被带来到应用程序如下。白100%棉织物从当地市场购买的Dambi Dollo镇Oromia区域的状态。一块棉纺织业的表面积 和每单位质量的表面60 g m2准备并使用去离子水清洗5次。然后,纤维被氧化锌NPs浸泡10分钟解决方案由一个温和的电磁搅拌器。布在烤箱在130°C干15分钟去除过度分散。紫外线/吸收和传输被用来确定对紫外线辐射的屏蔽效率。

3所示。结果与讨论

当前研究领域包括纳米粒子通过水热方法的发展援助在表面能的管理。傅立叶变换红外光谱、x射线衍射、扫描电镜和紫外可见光谱被用来描述功能化纳米粒子的。生产氧化锌的纳米和其他潜在官能团NPs使用傅里叶变换红外(ir)进行调查。傅立叶变换红外透射光谱的氧化锌NPs在400 - 4000厘米1测量范围,如图1在下面。的伸缩振动地出现在3428厘米1,这可能是由于水分子的振动14,17,19,21]。观察到的峰值为2924厘米1与ch2振动(21,23]。传输的峰出现在1557厘米1由于C = O对称拉伸(22]。传输峰观察到1391厘米1和1278厘米1是弯曲的,公司的振动模式2有关公司2是真正的环境18]。观察到的峰值为1055厘米1与H-O-H弯曲振动是由于结晶水的存在(25]。乐队观察到810厘米1也是由于水分子的变形振动21- - - - - -23]。传输带观察到466厘米1是由于Zn-O拉伸模式(27]。


图1
傅里叶变换红外(ir)光谱分析氧化锌NPs准备。

制备氧化锌NPs的XRD衍射谱图所示2在下面。氧化锌NPs准备从六水合硝酸锌(锌(没有3)2h·62O)和氢氧化钠(氢氧化钠)通过水热方法。广泛和定义良好的谱峰表明,合成物质结合粒子在纳米尺度范围内。强度,宽屏half-maxima、大小和位置确定从XRD分析结果。大约九衍射峰出现在21.77°,24.43°,26.26°,37.55°,46.62°,52.88°,56.40°,57.97°,和59.1°与它们对应的晶面(100)、(002)、(101)、(102)、(110)、(103)、(200)、(112)和(201)。广泛的衍射和最强烈的峰山峰没有峰转变在(101)观察到的峰值。面向随机微晶被认为从这些几个山峰。


图2
x射线衍射(XRD)制备氧化锌NPs的模式。

平均晶粒度( )通过粉末生产的氧化锌NPs估计公式(1)。

在哪里 微晶的大小, 是x射线透射波长( 海里), 宽屏在半峰(应用)的弧度,然后呢 代表了衍射角(20.]。表1显示的平均粒度分布产生氧化锌NPs,约32.49海里。

表1
衍射角(2θ),应用( ),和平均微晶大小( )的氧化锌NPs做好准备。

生产材料的尺寸范围是1到100 nm,适用于纺织工业(21]。测量” “值氧化锌的技术或纳米材料合成结晶六角纤锌矿结构,如表所示1,也很好的按照那些获得粉末衍射联合委员会指南(JCPDS)卡对氧化锌的技术文档数据或合成纳米材料5,9]。

晶格间距( )来自布拉格方程:

晶格参数 和 确定从

细胞体积(单位 )

晶粒尺寸( )合成的粒子被评估使用以下公式:

位错密度( )用于确定微晶的缺陷是小男人的和威廉姆森的公式来决定。

合成样品的粒度和位错密度得到从高峰的XRD和总结表2以上。如JCPDS卡片号码36 - 1451所述,所有的x射线衍射峰生产氧化锌NPs仔细分类的纤锌矿结构的晶格参数 纳米和 nm。(101)峰,晶格参数的 ”和“ ,的间隔距离 ),和体积单元的氧化锌NPs计算,有一个小方差的晶格参数值。变化可能引起的轻微变化在其峰值的位置由于错误(22,23]。晶格缺陷的观察合成纳米粒子从位错密度和压力。图3代表准备的SEM图像氧化锌NPs常数退火温度为300°C。粒子形态同质和传播,一个如花似玉的形状。这表明氧化锌NPs可能成功地产生了利用锌盐前体在纳米尺度范围内。

表2
晶格参数、晶格间距,晶胞体积,晶粒大小和位错密度的氧化锌NPs准备。

图3
扫描电子显微镜(SEM)图像合成氧化锌NPs与不同的放大。

生产氧化锌的紫外可见吸收光谱NPs在一个固定的300°C的升温速率是描绘在图4。这些吸收峰在264 nm和376 nm)被发现。强烈的吸收峰是观察到264海里。这表明高吸收紫外线的能力。此外,合成纳米颗粒具有高吸收能力在该地区的200 - 300和350 - 450 nm。


图4
吸收光谱分析合成氧化锌NPs。

紫外可见吸收光谱技术通常是适应研究粒子在纳米尺度的光学特性33]。氧化锌纳米颗粒,大幅下能带376海里的频率,产生的激子的最大吸收大约264海里( 电动汽车)。这一事实相当尖锐的吸收的氧化锌意味着分散纳米颗粒是单分散的7]。的带隙能量合成样品吸收边缘关系方程计算(8)[24- - - - - -27]。 在哪里 电动汽车, m s1,它的波长。

的 值分别为4.68和3.13 eV样品,按照良好的文学。散装氧化锌相比,量子约束影响推动它的能量带隙氧化锌纳米颗粒的蓝色。峰造成由于电子从价带跃迁到导带。使用纳米氧化锌NPs 100%棉织物增强UV /辐射吸收。氧化锌NPs已经应用于棉纤维的表面。氧化锌NPs吸收紫外线的能力被成功转移到织物产品。的吸光度和透过率光谱治疗和治疗棉布在200 - 500纳米范围如图5。高度从未经处理的棉纺织品观察紫外线辐射传播,如图5和5(b),如图5(c)和5(d),吸收更多的紫外线辐射而不是传播。少量的辐射传播nanocotton纺织品,治疗(47]。


图5
紫外可见光谱分析:透光率和未经处理的棉纺织品的吸光度(a, b)和nanotreated棉纺织品的吸光度(c, d)。处理和未经处理的纺织品(e, f)和透光率的治疗和治疗纺织品(g, h)。

的吸收能力处理和未经处理的纺织品是如图5(e)和5(f),紫外吸光度的值更高的棉纺织品处理氧化锌NPs时获得的。对棉织物的敏感性是高在378 nm和297 nm),都是在紫外线范围,而未经处理的棉花纺织(见图5(f))不吸收紫外线辐射。未经处理的透射能力和治疗棉纺织品在数字5(g)和5(h)和低紫外线辐射光谱是通过nanocoated棉纺织品。洗承受能力的纳米颗粒是治疗的一个有趣的特性。25洗后,对面料进行再次因为没有明显区别的防晒霜的活动。这清楚地表明,即使没有粘结剂的应用,纳米颗粒附着在织物表面。一个活页夹,另一方面,可以使用当更高程度的耐洗性是必要的(14,16,24- - - - - -27]。如表所示3、紫外线防护参数(UPF)和透光率百分比(% T)测定使用方程(9)和(10),分别。

表3
紫外线屏蔽手工棉面料的品质。

在这种情况下, 相对erythermic频谱效率, 在Wm2纳米1样品的光谱透射率由紫外光谱测试,然后呢 和 是在国家海洋表面温度的数据库管理(NOAA), (18,29日),如图所示6(31日- - - - - -35]。


图6
谱图的相对erythermal行动, ,标准太阳能光谱辐照度, ,和 在紫外线地区。

对紫外线a和紫外线b测试通常在UVA和UVB区域进行的。然而, 有很微小的紫外线a值和大大大紫外线b字段,如图6。因此,UPF值表示主要UVB保护而不是广泛的保护UVA-UVB [36- - - - - -43]。

使用现成的氧化锌NPs在棉织物改善紫外线的吸收和传播。这意味着紫外线辐射盾牌由氧化锌NP有效吸收紫外线辐射对棉纺织品表面。随着氧化锌NPs将棉花一小部分传输,未经处理的材料有很高比例的传输(表3)。

它证明了各种各样的棉纺织品,cotton-treating纺织品相比,相当%的透光率在未加工纺织品屏蔽紫外线的能力较低,即。,未经加工的棉纺织品吸收紫外线辐射。与未经处理的棉纺织品相比,低频段在棉纺织品的传播表现出显著的紫外线屏蔽性能(16,22,30.]。

4所示。结论

氢氧化钠和硝酸锌hex-hydrate被用来创建氧化锌NPs使用水热技术。不同的描述工具被用来描述生产氧化锌NPs。这些仪器是傅里叶变换红外(ir)、x射线衍射(XRD)、紫外可见光谱、扫描电子显微镜(SEM)。纳米颗粒和其他官能团的存在从红外光谱观察结果。利用Debye-Scherer方程,XRD的结果调查显示生成的材料在纳米尺度上规模平均粒径为32.49海里。产生纳米颗粒的吸光度最高是264 nm和376 nm,分别由紫外可见光谱。紫外可见光谱法也用于研究纳米粒子的光学特性。制备氧化锌NPs的形态学评价SEM图像显示了花。通过使用氧化锌表面的NPs棉纺织品,性能良好的氧化锌NPs作为紫外线吸收剂可以有效地转移到棉纺织品。紫外线吸收能力的提高氧化锌NP-treated棉纺织品,根据紫外-可见测试。 The absorption capability of ZnO NPs on the surface of cotton textiles ensures that UV light is effectively shielded. The UV protection factor (UPF) and percentage of transmittance (percent T) values that have been computed reflect the protection offered by ZnO nanoparticles treated fabrics against ultraviolet light. This finding could be used to shield the body from the harmful effects of UV light.

数据可用性

使用的数据来支持本研究的结果包括在本文中。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。