Enam metode modifikasi utama nano zinc oxide
Nano seng oksida adalah jenis baru material kimia anorganik halus yang fungsional. Karena ukuran partikelnya yang kecil dan luas permukaan spesifiknya yang besar, nano seng oksida memiliki sifat fisikokimia yang unik dalam kimia, optik, biologi, dan elektronik. Nano seng oksida banyak digunakan dalam aditif antimikroba, katalis, karet, pewarna, tinta, pelapis, kaca, keramik piezoelektrik, optoelektronik, dan aplikasi kimia sehari-hari, serta memiliki potensi besar untuk dikembangkan dan dimanfaatkan.
Namun, karena luas permukaan spesifiknya yang besar dan energi permukaan spesifiknya yang tinggi, nano seng oksida menunjukkan polaritas permukaan yang kuat, rentan terhadap penggumpalan sendiri, dan sulit terdispersi secara merata dalam media organik, sehingga secara signifikan membatasi efek nano-nya. Oleh karena itu, dispersi dan modifikasi permukaan serbuk nano seng oksida merupakan perlakuan penting sebelum nanomaterial dapat diaplikasikan dalam matriks.
1. Modifikasi Surfaktan
Modifikasi surfaktan melibatkan interaksi elektrostatik surfaktan untuk membentuk lapisan organik pada permukaan nanomaterial, sehingga meningkatkan kompatibilitasnya dengan matriks organik.
Meskipun modifikasi surfaktan merupakan proses yang sederhana, efektivitasnya umumnya rendah, sehingga sulit untuk membentuk lapisan yang stabil dan kuat pada permukaan nanomaterial.
2. Modifikasi Mekanokimia
Modifikasi mekanokimia menggunakan gaya mekanis untuk mengubah sifat fisik dan kimia nanomaterial, sehingga meningkatkan afinitas dan reaktivitasnya dengan zat lain.
Namun, modifikasi mekanokimia biasanya membutuhkan waktu yang lama dan umumnya memberikan hasil yang buruk untuk nanomaterial.
3. Modifikasi Energi Tinggi
Modifikasi energi tinggi melibatkan polimerisasi monomer senyawa organik menggunakan plasma atau radiasi, yang kemudian melapisi permukaan nanomaterial.
Modifikasi energi tinggi umumnya memberikan hasil yang lebih baik daripada dua metode sebelumnya, tetapi memiliki kekurangan seperti konsumsi energi yang tinggi dan kesulitan teknis.
4. Modifikasi Esterifikasi
Esterifikasi adalah metode modifikasi permukaan yang memanfaatkan gugus asam karboksilat dalam pengubah seperti asam lemak tinggi atau asam organik tak jenuh untuk bereaksi dengan gugus hidroksil pada permukaan nanomaterial guna mencapai esterifikasi.
Metode esterifikasi ini sederhana, tetapi efek modifikasinya kurang baik dan biasanya perlu digunakan bersama dengan agen penggandeng.
5. Pencangkokan Polimer
Pencangkokan polimer melibatkan pencangkokan monomer polimer ke permukaan nanomaterial, kemudian memulai reaksi polimerisasi untuk memperpanjang rantai karbon, dan akhirnya memungkinkan polimer untuk melapisi seluruh nanomaterial.
Metode pencangkokan polimer ini rumit untuk dioperasikan, dan efek modifikasinya dipengaruhi oleh berbagai faktor, sehingga sulit untuk diterapkan secara luas.
6. Modifikasi Agen Penggandeng
Agen penggandeng didasarkan pada unsur silikon atau logam, dengan dua gugus berbeda di kedua sisinya yang dapat terhubung dengan matriks anorganik dan organik. Ketiga komponen ini bekerja sama untuk mencapai modifikasi kimia nanomaterial. Nano-seng oksida dimodifikasi dengan agen penggandeng silana APS. Nano-seng oksida yang dimodifikasi dan tidak dimodifikasi didispersikan dalam etanol anhidrat untuk menyiapkan tinta cetak yang akan digunakan sebagai material lapisan transpor elektron dalam sel fotovoltaik. Kinerja kedua tinta tersebut kemudian dibandingkan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa nano-seng oksida yang dimodifikasi terdispersi lebih baik dalam etanol anhidrat dan tetap teraglomerasi selama 12 bulan. Material lapisan transpor elektron yang disiapkan dengan agen ini menunjukkan efisiensi transfer elektron yang lebih tinggi dan dapat memenuhi standar kinerja perangkat pada ketebalan yang lebih tipis.
Nano-seng oksida dimodifikasi secara kimia menggunakan agen penggandeng silana yang mengandung gugus fungsi glisiloksi dan amino. Nano-seng oksida yang dimodifikasi dan tidak dimodifikasi dimasukkan ke dalam lapisan epoksi untuk pengujian ketahanan cuaca. Hasil penelitian menunjukkan bahwa lapisan epoksi yang mengandung nano-seng oksida yang dimodifikasi dengan agen penggandeng glisiloksi silana menunjukkan perubahan sudut kontak, warna, dan gugus karbonil yang jauh lebih kecil setelah 450 jam pelapukan yang dipercepat, menunjukkan peningkatan ketahanan pelapukan yang signifikan dibandingkan dengan lapisan epoksi yang mengandung nano-seng oksida yang tidak dimodifikasi.
Metode agen penggandeng merupakan metode modifikasi yang paling menjanjikan karena prosesnya yang sederhana, efek modifikasi yang baik, dan biaya yang rendah.
Dengan membandingkan berbagai metode modifikasi permukaan yang telah disebutkan, dan mempertimbangkan efek modifikasi serta tingkat kesulitannya, dapat disimpulkan bahwa metode esterifikasi dan metode agen penggandeng lebih cocok untuk modifikasi permukaan nanomaterial.