第2章节纳米材料幻灯片.pptVIP

沉淀法方法：将包覆物质的金属盐溶液加入到纳米陶瓷微粒的水悬浮液中,然后向溶液中加入沉淀剂使金属离子发生沉淀反应,在纳米陶瓷微粒表面析出并对其进行包覆。 常用的沉淀剂：NH3·H2O、NH4HCO3、p H 缓冲液和尿素。 反应以AlCl3 溶液为前驱体, NH3·H2O 为沉淀剂,调节pH值9～10 , Al (OH)3包覆的复合粉体,经过煅烧得到Al2O3包覆的纳米SiC复合粉体。 实例1： 利用沉淀法制备了Al2O3 包覆纳米SiC 的复合粉体 以Al (NO3 )3 、Y(NO3 ) 3 为前驱体,以尿素为沉淀剂, 控制质量比Si3N4 ∶Y2O3 ∶Al2O3 = 80 ∶14 ∶6，制得具有Y2O3 和Al2O3 表面性质的纳米Si3N4 复合粉体 实例2： 沉淀法制备多相包覆层 ZnO/CdS nano-heterostructures 2 表面化学修饰 通过纳米微粒表面与处理剂之间进行化学反应，改变纳米微粒表面结构和状态，达到表面改性的目的称为纳米微粒的表面化学修饰。 由于纳米微粒比表面积很大，表面键态、电子态不同于颗粒内部，表面原子配位不全导致悬挂键大量存在，使这些表面原子具有很高的反应活性，极不稳定，很容易与其他原子结合，这就为人们利用化学反应方法对纳米微粒表面修饰改性提供了有利条件。 (1)偶联剂法 表面化学修饰主要包括下述三种方法： (2)酯化反应法 (3)表面接枝改性法 (1)偶联剂法 一般无机纳米粒子，表面能比较高，与表面能比较低的有机体的亲和性差．两者在相互混合时不能相溶，导致界面上出现空隙． 如果有机物是高聚物，空气中的水份进入上述空隙就会引起界面处高聚物的降解、脆化。 适用范围：无机纳米粒子与有机物进行复合 解决上述问题可采取偶联技术，即纳米粒子表面经偶联剂处理后可以与有机物产生很好的相容性． 偶联剂分子必须具备两种基团: 一种与无机物表面能进行化学反应; 另一种(有机官能团)与有机物具有反应性或相容性． 在众多偶联剂中硅烷偶联剂最具有代表性. 硅偶联剂可用下面的结构式表示： Y：有机官能团(如氨基、巯基、乙烯基、环氧基) SiOR：硅氧烷基,也可以是氯代基、乙酰氧基等。作为偶联剂使用时, 首先水解形成硅醇,然后再与无机填料表面上的羟基反应. 硅烷偶联剂对于表面具有羟基的无机纳米粒子最有效． 通过有机硅烷偶联剂能使两种不同性质的材料很好地偶联起来,即形成有机相-偶联剂-无机相的结合层,从而使复合材料获得较好的粘结强度. 下表为硅偶联剂在各种无机纳米粒子表面化学结合程度的评价．显然硅偶联剂对羟基含量少的碳酸钙、碳黑、石墨和硼化物陶瓷材料不适用． 在乙醇溶剂中加入偶联剂，将２ｇ纳米Ａ２Ｏ３加入到水解偶联剂溶液中，水浴加热至一定温度，反应一定时间后过滤，用甲苯洗涤，于６０℃真空干燥２４ｈ。 　偶联修饰方法 纳米氧化铝具有高硬度、高强度、热稳定性好、耐磨蚀等一系列特性，被用作橡胶、树脂等有机材料的改性填料。 为什么改性：由于纳米SiO2粒子表面是亲水的,在溶剂型涂料中的相容性较差,导致难分散、储存稳定性差,需进行亲油改性。 为什么填充纳米SiO2：由于其无机刚性及高比表面积的特点,可用于提高有机涂层的硬度、耐刮伤性等性能 如何对纳米SiO2进行改性 将SiO2预分散在含KH570的甲苯溶剂中, 80℃下搅拌反应24h, 然后离心, 再用甲苯洗涤、离心分离三次, 尽量除去游离的KH570分子,最后在60℃下干燥24h得到改性纳米SiO2粉体。 (2)酯化反应法 例如：为了得到表面亲油疏水的纳米氧化铁，可用铁黄[α-FeO(OH)]与高沸点的醇进行反应，经200℃左右脱水后得到α-Fe2O3，在275℃脱水后成为Fe3O4，这时氧化铁表面产生了亲油疏水性． 定义：金属氧化物与醇的反应称为酯化反应． 作用：利用酯化反应对纳米微粒表面修饰改性，使原来亲水疏油的表面变成亲油疏水的表面。 以SiO2为例，简单说明一下酯化反应的基本过程 表面带有羟基的氧化硅粒子与高沸点的醇反应方程式如下： 在反应过程中硅氧键开裂，Si与烃氧基(RO)结合，完成了纳米SiO2表面酯化反应． (3)表面接枝改性法 三种类型： (i)聚合与表面接枝同步进行法． 当无机纳米粒子表面有较强的自由基捕捉能力。单体在引发剂作用下完成聚合的同时，立即被无机纳米粒子表面强自由基捕获，使高分子的链与无机纳米粒子表面化学连接，实现了颗粒表面的接枝． 这种边聚合边接枝的修饰方法对碳黑等纳米粒子特别有效． 定义：通过化学反应将高分子的链接到无机纳米粒子表面上的方法称为表面接枝法． (ⅱ)颗粒表面聚合生长接枝法．这种方法是单体在引发剂作用下直接从无机粒子