[发明专利]一种耐久型ZnO纳米线阵列材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种耐久型ZnO纳米线阵列材料的制备方法，包括将基材加入到MAPS和有机溶剂组成的混合溶液中进行γ射线辐照，使得MAPS通过共价键接枝到基材上形成接枝样品；将强碱和锌盐分别溶解在乙醇溶液中后混合得到ZnO种子溶胶，将接枝样品浸入ZnO种子溶胶中，使得接枝样品的表面通过化学键锚固一层ZnO种子层，得到负载ZnO样品；将锌盐、六次甲基四胺、负载ZnO样品加入水热反应釜中，使得负载ZnO样品的表面原位生长ZnO纳米线阵列，得到耐久型ZnO纳米线阵列材料。本发明采用MAPS作为桥连剂，将ZnO种子层通过化学键锚固在基材的表面，从而赋予一维ZnO纳米线阵列超高的耐久性。

技术领域

本发明涉及高分子材料表面改性，更具体地涉及一种耐久型ZnO纳米线阵列材料的制备方法。

背景技术

由于一维纳米材料出色的光学性能、磁学性能、力学性能、电学性能、光电性能等性质，使其在光催化、电化学、光致发光及各种传感器等领域展示出极大的发展潜力。目前，合成出来的一维氧化锌纳米材料包括纳米棒、纳米线、纳米带、纳米环、纳米阵列等一维结构。一般地，随着尺寸的减小，一维ZnO纳米结构会表现出比宏观材料更好的发光性能、导电性能及光电性能，而被应用于发光二极管、紫外探测器以及荧光标记生物材料等。

近年来，将一维ZnO纳米线阵列在韧性基材表面(例如：织物、塑料、纸)原位生长，来制备柔性、质轻的功能复合材料，如：紫外吸收、自清洁、超疏水、抗菌织物、铀吸附材料等。例如，Wang等在棉织物表面原位生长氧化锌纳米线阵列来吸附铀酰离子(L.Z.LeiZhang,Liang Zhang,Tianhao Wu,Xiaoyan Jing,Rumin Li,Jingyuan Liu,Qi Liu andJun Wang.In situ growth of ZnO nanorod arrays on cotton cloth for the removalof uranium(VI))。尽管在柔性基材表面原位生长一维ZnO纳米线阵列能够赋予材料一定的新功能性，但仍然存在一些难以解决的问题。首先，在ZnO纳米线阵列与基材之间没有化学键，这导致ZnO在材料表面的耐久性较差，在外力的作用下纳米线易于从基材表面剥离，从而使材料失去功能性。其次，ZnO具有较高的光催化性能，光催化过程中产生的空穴会降解负载ZnO纳米线的有机载体，从而导致功能材料力学性能丧失。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的一维ZnO纳米线阵列易于从基材表面剥离的问题，本发明旨在提供一种耐久型ZnO纳米线阵列材料的制备方法。

本发明所述的耐久型ZnO纳米线阵列材料的制备方法，包括步骤：S1，将基材加入到3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MAPS)和有机溶剂组成的混合溶液中进行γ射线辐照，使得3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MAPS)通过共价键接枝到基材上形成接枝样品(PMAPS)；S2，将强碱和锌盐分别溶解在乙醇溶液中后混合得到ZnO种子溶胶，将接枝样品浸入ZnO种子溶胶中，使得接枝样品(PMAPS)的表面通过化学键锚固一层ZnO种子层，得到负载ZnO样品；S3，将锌盐、六次甲基四胺、负载ZnO样品加入水热反应釜中，使得负载ZnO样品的表面原位生长ZnO纳米线阵列，得到耐久型ZnO纳米线阵列材料。

所述步骤S1包括：将100份基材(SUB)加入到由1043-2086份3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MAPS)和6304-7092份有机溶剂组成的混合溶液中，在室温下通惰性气体10-20min后，放置于钴源下辐照，吸收剂量为10-50kGy。

所述有机溶剂为甲醇、乙醇或丙酮。

所述惰性气体为氮气或氩气。

所述基材为聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、尼龙纤维、棉布、聚偏氟乙烯纤维、或芳砜基纤维。在优选的实施例中，所述基材为聚对苯二甲酸乙二酯(PET)织物或超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维。应该理解，除了上面列举出的基材，还可以是其他能够通过辐射接枝聚合方法在基材表面引入PMAPS分子链的聚合物材料。