由于具有优异的抗菌和光学等性能,氧化锌(ZnO)纳米粒子已被广泛地应用于化妆品、医药、水处理和纺织工业等领域。然而,纳米尺度的粒子自身具有高的表面能,同时粒子之间存在强的范德华力,ZnO纳米粒子在使用过程中容易发生聚集,而这会导致其相关性能出现显著地衰退。另一方面,在特定的应用领域,如防晒类化妆品,ZnO纳米粒子屏蔽紫外线的同时,不可避免地产生活性氧簇(ROS);它们会导致皮肤出现氧化损伤,甚至产生皮肤癌。为了克服上述的缺点,制备纳米ZnO基复合粒子已经成为材料科学领域的一大研究热点,其不仅可以改善ZnO纳米粒子的分散稳定性和本征性能,还可以赋予其一些新的功能属性。因此,本论文以纳米ZnO基复合粒子的制备与性能研究为研究方向,以实现制备方法的简化、材料结构的可控,进而提高复合材料的性能为研究目标,具体的研究内容如下:(1)PS/ZnO复合粒子的制备及其性能研究本章提出了一种简单的制备方法,成功地将ZnO纳米粒子组装到聚乙烯吡咯烷酮(PVP)稳定的聚苯乙烯(PS)微球的表面,即得到蓝莓型PS/ZnO复合粒子。具体而言,在含有ZnO纳米粒子前驱体和PS微球的混合体系中,利用前者与PVP之间的络合作用,使其有效地吸附在PS微球的表面;随后,加入碱性溶液使得ZnO纳米粒子在PS微球的表面原位生成,从而得到具有蓝莓结构的PS/ZnO复合粒子。在上述过程中,无需要对PS微球或ZnO纳米粒子进行任何特定的表面改性和功能化,因此整个制备过程显得尤为简单。此外,基于对制备过程和形成机理的分析,通过简单地改变相关反应条件,如ZnO纳米粒子前驱体的浓度、反应温度及碱性溶液的浓度等,还实现了对PS微球表面ZnO纳米粒子的尺寸和负载量的有效调控。最后,由于固定在PS微球表面的ZnO纳米粒子具有良好的分散稳定性而产生更多的ROS,PS/ZnO复合粒子对革兰氏阳性金黄色葡萄球菌(S.aureus)和革兰氏阴性大肠杆菌(E.coli)都显示出优异的抗菌活性。(2)ZnO@CeO2中空微球的制备及其性能研究本章发展了一种牺牲模板法,成功地制备出反蓝莓型ZnO@CeO2中空微球,即ZnO纳米粒子被固定于CeO2中空微球的壳层内表面。详细地说,在上一章得到的PS/ZnO复合粒子分散液中加入硝酸铈,基于静电相互作用,铈离子会自发地吸附到PS/ZnO复合粒子的表面;进而,在上述体系中引入沉淀剂,原位反应结束后得到PS/ZnO@CeO2复合粒子;最后,采用煅烧移除PS微球,得到反蓝莓型ZnO@Ce O2中空微球。与传统的牺牲模板法不同,本章提出的制备过程无需对PS微球或PS/ZnO复合粒子进行任何特定的表面预处理,因此制备方法显得非常简单。此外,选择不同的硝酸铈浓度或沉淀剂种类,还可以对CeO2壳层的厚度和组成(Ce(III)和Ce(IV)的比例)进行简单且有效的调控,以此来调控ZnO@CeO2中空微球的紫外屏蔽性能以及自由基清除能力。在此基础上,通过DPPH自由基清除实验、TA羟基自由基捕获实验以及NBT超氧阴离子自由基捕获实验等证实了ZnO纳米粒子在紫外线辐射下会产生ROS,而ZnO@CeO2中空微球具有清除ROS的能力。最后,在以人皮肤成纤维细胞为模型的实验中,研究结果表明ZnO@CeO2中空微球具有优异的细胞相容性,可保护细胞免受紫外辐射的伤害,并可以降低细胞外环境中本身存在的氧化压力。