收稿日期:2009-06-17
基金项目:国家自然科学基金资助项目(50673105);国家高技术研究发展计划项目(2006AA02Z291);国防科工委项目
(DBDX2008038)#
作者简介:曲文忠(1958-),男,黑龙江大庆人,东北大学博士研究生;张宝砚(1942-),女,黑龙江哈尔滨人,东北大学教授,博士
生导师#
第31卷第7期2010年7月东北大学学报(自然科学版)Journal of Northeastern U niversity(Natural Science)Vol 131,No.7Jul.2010
CaCO 3纳米晶须对
PBT/PE/LCI 杂化材料性能的影响
曲文忠,徐新宇,李明超,张宝砚
(东北大学理学院,辽宁沈阳 110004)
摘 要:合成了一种CaCO 3纳米晶须和主链含磺酸基的液晶离聚物(L CI),采用熔融共混法制备了PBT /PE/LCI/CaCO 3纳米晶须杂化材料#通过DSC,红外图像系统和拉伸试验对共混体系的热行为、形态结构和力学性能进行了研究#结果表明:在共混体系中加入质量分数为3%LCI 时,提高了PBT 的结晶温度和结晶度,并且分散相均匀地分散在P BT 基体中,证实LCI 发挥增容剂的作用;当L CI 质量分数为3%和CaCO 3纳米晶须质量分数为5%时,杂化材料的力学性能达到了最大值,证实了L CI 同时起到了增容和增强作用#关 键 词:PBT ;PE;液晶离聚物;CaCO 3纳米晶须;增容;增强
中图分类号:O 631.1 文献标志码:A 文章编号:1005-3026(2010)07-1003-04
Effect of CaCO 3Nanowhiskers on Behavior of Hybridized PBT/PE/LCI Blends
Q U Wen -z hong,X U X in -yu ,LI Ming -chao,Z H ANG Bao -yan
(School of Sciences,N ortheastern U niversity ,Shenyang 110004,China.Correspondent:ZHAN G Bao -yan,E -mail:baoyanzhang @https://www.doczj.com/doc/bd2882804.html,)
Abstract:CaCO 3nanow hiskers and a liquid crystalline ionomer (LCI)were synthesized separated in lab,then the CaCO 3nanow hiskers and LCI were blended w ith PBT and PE to prepare the hybridized PBT/PE/LCI/CaCO 3nanow hiskers blends.The therm al behavior,morpholog y structure and m echanical properties of the blends were investigated by differential scanning calorimetry (DSC),FT -IR spectra,and tensile tester.The results show ed that the crystallizing temperature and crystallinity of PBT are both increased by adding 3%LCI in the blends,and the LCI disperses homogeneously in the PBT matrix,thus verifying that LCI serves the function of compatibilizer.The mechanical properties of the hybridized blend come up to the max imum values if the contents of LCI and CaCO 3are 3%and 5%,respectively,thus verifying that LCI serves the functions of com patibilization and reinforcement simultaneously.
Key words:PBT ;PE;liquid crystalline ionomer;CaCO 3nanow hiskers;compatibilization;reinforcement
聚合物-纳米杂化材料是目前新兴的一种复合材料,聚合物/纳米复合材料的研究近年来已涉及聚酰胺、聚酯、聚苯乙烯和聚乙烯等多种类型聚合物#但迄今为止对液晶高分子/纳米复合材料的研究甚少,而且二者之间的界面张力较大,因此要加入第三组分作为增容剂来改善相容性#两组分体系的相容性一直是高分子共混物研究中的热门
课题[1-3]#通过交联、互穿网络、氢键、偶极-偶极相互作用、酸碱相互作用、离子-偶极相互作用、电荷转移络合、过渡金属络合等方法改善聚合物间相容性#其中一种增容方法是通过引入离聚物实现的,由于离聚物引入的特殊相互作用使得两组分间的相容性得以改善#液晶离聚物是一种具有液晶性能的离聚物,也可以说是带有离子基
团的液晶聚合物,在加工过程中,液晶离聚物可自发地沿流动方向取向,在原位形成增强纤维,产生明显的剪切变稀行为和自增强效果,从而使复合材料的加工性能得到改善,降低加工成型能耗,提高制备的效率[4-8]#
本文所用材料是实验室自制的一种主链液晶离聚物(LCI),将其与PBT/PP/CaCO 3纳米晶须熔融共混制备了杂化材料#通过使用DSC,红外图像系统和拉伸试验对共混体系的热力学行为、形态结构和力学性能进行了研究#
1 实验部分
1.1 实验原料
聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT),江苏仪征化纤股份有限公司生产;聚乙烯(PE),中国石油化工集团公司生产;CaCO 3纳米晶须
[9]
,使用前在
100e 真空烘箱中干燥12h #液晶离聚物(LCI)为实验室自制[10]
,由对苯二甲酸二-(4-羧基苯)酯(M1)与1,10-癸二醇、1,12-十二烷二醇和亮黄(BY)按照100/45/45/10(质量比)通过溶液缩聚的方法获得,液晶相温度范围为61~243e #1.2 共混物的制备
将干燥好的PBT 与PE 以及LCI 按表1中的配比预混后投入双螺杆挤出机(一区、二区、三区和四区温度分别为230,240,240,230e ,螺杆转数为100r/min)中#挤出物水冷后干燥,将一定量的共混物放入磨具中,在平板硫化机中(热板温度240e ,压力8MPa)进行热压成型#将试样冲压成标准拉伸试样后,进行性能测试#1.3 仪器测试
1)差示扫描量热仪(DSC )采用德国NETZSCH 公司的DSC-204差示量热扫描仪,升温速率为5~50e /min,降温速率为5~50e /m in,测试温度范围为-60~400e ,N 2为保护气#
2)红外图像系统采用美国PerkinElm er 公司的Spectrum Spotlight 300FT -IR Imaging System #
3)双螺杆挤出机:SJSZ-20型挤出机,沈阳市宝烨新技术应用研究所#
4)平板硫化机:QLB -D350*350*2型平板硫化机,热板温度可在25~250e 之间任意调节,沈阳市奉达机械厂生产#
5)拉力机:DXLL-10000N 型双丝杆电子拉力机,拉伸实验按照国家标准GB/T -1040)92/I/F
型(1115*615mm)进行,拉伸速率为10mm/
min,上海化工机械四厂生产#
2 结果与讨论
2.1 共混物的热力学分析
共混体系的组成见表1,其热行为见表2#图1为PBT/PE/LCI/CaCO 3纳米晶须共混物的DSC 曲线#由于在共混体系中加入的LCI 和CaCO 3纳米晶须含量较少,在DSC 的曲线上没有观察到LCI 和CaCO 3纳米晶须的转变温度,只有PE 和PBT 的熔融温度和结晶温度#由图1a 和表2见,CaCO 3纳米晶须的加入,并没有影响PBT 和PE 的熔融温度和结晶温度;当PBT /PE 的体系中加入LCI 时,PBT 和PE 的熔融温度变化并不明显;LCI 的存在使PE 的结晶温度没有发生明显变化;与之相反,PBT 的结晶温度则因LCI 的存在而略有降低(见图2b)#这说明LCI 对PE,PBT 两组分结晶行为的影响不同#由DSC 曲线可见,两组分PE 与PBT 的结晶峰相互靠近,证实了LCI 的加入起到了增容的作用#这是因为LCI 链中的磺酸离子与PBT 的酯基生成离子-偶极作用,增加了PBT 与LCI 的界面黏结力#而LCI 链中的烷基与PE 有一定的相容性,LCI 作为界面黏结介质存在于共混体系中,起到了增容的作用#
表1 PBT/PE /LC I/CaCO 3纳米晶须共混物的组成
(质量分数)
Table 1 Com position of PBT/PE/LCI/C aCO 3
nanowhiskers as a blend %共混物名称
PBT PE LCI CaCO 3B 0
703000B 1703003B 2703030.5B 3703031B 4703033B 5703035B 6
70
30
3
8
表2 PBT/PE/LCI/C aC O 3纳米晶须共混物的D SC 数据
Table 2 DSC data of PBT /PE/LC I/CaCO 3
nanowhiskers as a blend e 共混物
名 称PE t m t c PBT
t m t c PBT ))225.7185.1PE 123.6101.5))B 0123.9101.8226.1183.5B 1123.7101.9225.9183.3B 2123.8102.2225.5181.9B 3124.3102.3224.8181.5B 4124.5102.1224.5180.9B 5123.9102.3224.0180.7B 6
124.1
102.
4
223.
9180.
5
1004东北大学学报(自然科学版) 第31卷
图1PBT/PE/LC I/CaCO3共混物的DSC曲线
F i g.1DSC curves of PBT/PE/LCI/CaCO3nanowhiskers as a blend
(a))升温曲线;(b))降温曲线#
2.2共混物的三维红外图像系统分析
本文运用了三维红外图像系统对共混物的形态结构进行分析#它的实验原理是:首先要测定共混物的红外光谱图,同时还应具备共混物中各组分的标准红外光谱图,用来作为参比红外谱图#使用Compare Correlation图像模式显示混合物中最接近参比红外谱图的区域,就会得到共混物的红外谱图的图层#
图2显示了PBT/PE/LCI共混物系列谱图的图层#在图像中,连续的黑色部分代表连续相PBT,灰色部分代表分散相PE,深灰色代表LCI,分散的黑色部分代表CaCO3纳米晶须#由图2a 可见,只加入CaCO3纳米晶须,分散相尺寸较大,杂乱地分散于基体中,对共混体系的形态结构没有改善,当LCI质量分数为5%时(图2b),PE的尺寸减小,LCI包裹着CaCO3纳米晶须存在于PE和PBT中,改善了二者的相容性#这是由于LCI链中的磺酸离子与CaCO3纳米晶须形成离子作用,增加了CaCO3纳米晶须与LCI的界面黏结力,而LCI链中的烷基与PE有一定的相容性,这与热力学性能分析中总结的结论相一致#当LCI含量较大时(>8%)(图2c),由于LCI中的离子出现了离子团聚,增容效果降低,所以分散相PE和CaCO3纳米晶须也出现了聚集,分散效果变差#结果表明:当加入适量的LCI时,增加了CaCO3纳米晶须和PE相的界面黏结力,改善共混物的相容性;然而,当加入过量的LCI时使增容效果变差#
图2PBT/PE/LC I/CaCO3纳米晶须共混物的FT-IR图层显示
Fig.2F T-IR layer im ages of PBT/PE/LCI CaCO3nano whi s kers as a blend
(a))w(L CI)=0,w(CaCO3)=3%;(b))w(LCI)=5%,w(CaCO3)=3%;(c))w(L CI)=8%,w(CaCO3)=3%#
2.3共混物的力学性能
PBT/PE/LCI/CaCO3纳米晶须杂化材料的拉伸强度和断裂伸长率的数据见表3#由表可见, LCI的加入使得PBT/PE共混物的拉伸强度增加,在LCI质量分数为510%左右达到最大值(2516M Pa),比只加入CaCO3纳米晶须杂化材料的拉伸强度还要高#这是由于磺酸离子的引入,相容性得以改善,同时由于LCI的液晶基元取向有序带来的增强作用和液晶聚合物增强作用是一致的,也就是说,LCI的增强和增容作用同时发挥作用,提高了共混物的力学性能;之后随着LCI含量的进一步增加(>8%),共混物的拉伸强度略有下降,这是由于过量的LCI产生了离子聚集,使相容性变差,这一结果与三维红外谱图的结论相一致#表3也显示了共混物断裂伸长率的数据#随着LCI的加入,共混物的断裂伸长率也随之增加,在LCI质量分数为5%时,达到最大值314%;然而,过量LCI的引入,使相容性变差,也使共混
1005
第7期曲文忠等:CaCO3纳米晶须对PBT/PE/LCI杂化材料性能的影响
物的断裂伸长率降低#
表3PBT/PE/LC I/CaCO3纳米晶须共混物的
拉伸试验数据
Table3Tensi le testing data of PBT/PE/LCI/CaCO3
nanowhi s kers as a blend
共混物名称拉伸强度/M Pa断裂伸长率/%
B015.9 1.9
B120.4 2.0
B217.5 2.2
B318.4 2.4
B422.7 2.8
B525.6 3.4
B623.9 2.5
3结论
当加入适量的LCI到PBT/PE/CaCO3纳米晶须共混体系中时,降低了分散相PE的相区尺寸,改善了共混体系的形态结构,由于加入了CaCO3纳米晶须,提高了杂化材料的拉伸强度,同时由于LCI中的液晶基元在共混物起到了微纤增强的作用,因此也提高了共混物的断裂伸长率;然而过量的LCI在共混物中会导致自身的离子聚集,增容效果变差,力学性能也有所降低#
参考文献:
[1]Cochin D,Passmann M,Wilber T G,et https://www.doczj.com/doc/bd2882804.html,yered
nanostructures with LC-polymers,polyelectrolytes,and
inorganics[J].M acromolecu les,1997,30(16):4775-
4779.
[2]Galgali G,Ramesh C,Lele A.A rheological study on the
kinetics of hybrid formati on in polypropylene nanocomposites
[J].M acromole c ules,2001,34(4):852-858.
[3]Zhang B Y,Sun Q U,Li Q Y,et al.Thermal,
morphologi cal,and mechanical characteristics of
pol ypropylene/polybutylen e terephthalate blends w ith a liquid
crystalline polym er or ionomer[J].Journal o f App lied
Poly mer S cience,2006,102(5):4712-4719.
[4]黄美荣,吕秋丰,李新贵#新型液晶离聚物研究进展[J]#
塑料,2003,32(4):11-16#
(Huang M e-i rong,L Qiu-feng,Li Xin-gui.Progress of
novel liquid crystalline i onomer research[J].Plastics,2003,
32(4):11-16.)
[5]李新贵,黄美荣#高级液晶聚合物材料工程[M]#上海:华
东师范大学出版社,2000#
(Li Xin-gui,Huang M e-i rong.Advan ced materi als
engineering of liquid crystalline polymers[M].Shanghai:
Eas t China Normal University Publisher,2000.)
[6]S on Y G,W eiss R https://www.doczj.com/doc/bd2882804.html,patibili zati on of s yndiotactic
polys tyrene and a thermotropic liquid-crystalline pol ymer
blen d w ith a zinc salt of a sulfonated polystyrene ionomer[J].
Journal o f Applied Polymer Scie nc e,2003,87(3):564-
568.
[7]Yuan G X,Zhao Y.Side-chain liquid crys talline ionomers:3
stress-induced orientation in blends with poly(vinyl chloride)
as matrix[J].Poly mer,1995,36(14):2725-2732.
[8]Barmatov E,Prosvirin A,Barmatova M.Side-chain
functionalized liquid crystalli ne polymers and blen ds,6a
phase behavior,structure and magnetic properties of Cu(ò)
containing liquid crystalline ionomers[J].M acr omol Rapid
Com mun,2000,21(2):281-286.
[9]张士成,诸葛兰剑,韩跃新,等#纳米碳酸钙的制备及应用
[J]#非金属矿,1997(4):22-25#
(Zhang Sh-i cheng,Zhuge Lan-jian,Han Yue-xin,et al.
Synthesis and application of nanometer CaCO3w hiskers[J].
N onmetallic Ore,1997(4):22-25.)
[10]Xu X Y,Zhang B Y,Gu W M,e t al.Synthesis,structure
and mesomorphic properties of mai n-chain liquid crys talline
ionom ers containing sulfonate groups[J].Journal of
M aterial Science,2009,44(7):1787-1792.
1006东北大学学报(自然科学版)第31卷
1.国内外研究现状和发展趋势 （1）多尺度杂化纳米抗菌材料的国内外研究进展 Ag+、Zn2+和Cu2+等金属离子具有抗菌活性，且毒性小、安全性高而被广泛用作抗菌剂使用。但是，由于其存在易变色、抗菌谱窄、长效性差、耐热性和稳定性不好等缺点而成为其进一步发展的障碍。相比而言，纳米银、纳米金、纳米铜、纳米氧化锌等纳米材料则可以在一定程度上克服这些问题。例如纳米银，在抗菌长效性和变色性方面均比银离子（多孔纳米材料负载银离子）抗菌剂有显著改善，而且其毒性也更低（Adv. Mater.2010）；关于其抗菌机理，被认为是纳米银释放出银离子而产生抗菌效果（Chem. Mater 2010，ACS Nano 2010）。纳米金也有类似的效果（Adv. Mater. ），尽管活性比纳米银稍差，但其对耐药菌株表现出良好的抗菌活性(Biomaterials 2012)。铜系抗菌材料可阻止“超级细菌”（NDM-1）的传播（Lancet .2010）。活性氧化物是使用时间最长、使用面最广泛的一类长效抗菌剂，其中氧化锌是典型代表，特别是近年来随着纳米技术的发展，一系列低维结构氧化锌的出现，为氧化锌系抗菌材料提供了极大的发展空间，由于其良好的安全性，氧化锌甚至可用于牙科等口腔材料（Wiley Znter Sci.，2010）。本项目相关课题组多年的研究发现，ZnO的形貌差异、结构缺陷和极化率等都会影响其抗菌活性（Phys. Chem. Chem. Phys. 2008）；锌离子还可以与多种成分杂化，产生协同抗菌活性而提高其抗菌性能（Chin. J. Chem.2008, J. Rare Earths 2011）。 利用杂化纳米材料结构耦合所带来的协同作用提高纳米材料的抗菌活性是近年来的研究热点。例如：纳米铜与石墨烯杂化体系中存在显著的协同抗菌作用（ACS Nano2010）。用络氨酸辅助制备的Ag-ZnO杂化纳米材料，表现出良好的抗菌和光催化性能（Nanotechnology 2008）；但是Ag的沉积量过大，催化活性反而有所降低（J. Hazard. Mater. 2011）。以壳聚糖为媒质，通过静电作用合成得到均匀的ZnO/Ag纳米杂化结构，结果显示，ZnO/Ag纳米杂化结构比单独的ZnO 和单独纳米Ag的抗菌活性都高，表现出明显的协同抗菌作用（RSC Adv. 2012）。Akhavan等用直接等离子体增强化学气相沉积技术，结合溶胶-凝胶技术
Pd/介孔杂化碳纳米复合材料的制备及其电催化性能研究 谢乔桥，刘明珠，何建平 * （南京航空航天大学材料科学与技术学院，南京，211106，E-mail:jianph@https://www.doczj.com/doc/bd2882804.html,）为提高直接甲醇燃料电池阴极催化剂的氧还原活性，本文使用低分子量的酚醛树脂为碳源，F127为模板剂，尿素为N 源，PdCl 2为Pd 源合成催化剂。通过溶剂蒸发诱导自组装法，经热聚合，高温热处理制得金属粒子均匀分散，结构高度有序的N 掺杂Pd/有序介孔碳复合材料。通过改变尿素的掺杂量以及煅烧温度等条件，寻找出最佳的制备N 掺杂的Pd/有序介孔碳复合材料的工艺方法。采用X 射线衍射仪（XRD）和透射电子显微镜（TEM）对复合材料进行结构表征，表明所制得的N-Pd-OMC 符合材料具有高度有序的介孔结构。如图1为Pd/介孔杂化碳复合材料的TEM 图，图中可看出复合材料呈高度有序的介孔结构。利用旋转圆盘装置，在饱和氧气的0.1mol/L KOH+3mol/L CH 3OH 电解液中，进行了氧还原线性伏安扫描，研究此类催化剂的电催化性能。图2为不同煅烧温度N-Pd-OMC 复合材料在0.1mol/L KOH+3mol/L CH 3OH 溶液中的线性扫描曲线，可以看出800℃煅烧条件下的催 化剂具有最优异的电催化性能。 图1Pd/介孔杂化碳复合材料的TEM 图 C u r r e n t /m A Potential/V 图2N-Pd-OMC 在700℃，800℃，900℃，1000℃煅烧条件0.1mol/L KOH+3mol/L CH 3OH 体系中的 线性扫描曲线 Fig.2LSV of N-Pd-OMC composites at 700℃,800℃,900℃,1000℃in the solution of 0.1mol/L KOH+3mol/L CH 3OH
环氧树脂/POSS 纳米杂化材料的制备及其性能研究 薛裕华，冯连芳**，王嘉骏，胡国华 （浙江大学 聚合反应工程国家重点实验室，杭州 310027） 多面体低聚倍半硅氧烷（polyhedral oligomeric silsesquioxane 简称POSS ）是一种纳米尺度笼状结构的化合物，又称立方硅烷[1]。带反应官能团的POSS 可以和传统的聚合物形成有机/无机杂化材料，近年来在国际上受到广泛的关注[2]。环氧树脂（EP ）是目前使用最广的工程树脂之一，但其韧性低和耐高温性差限制了它的使用。本文首先合成乙烯基多面体低聚倍半硅氧烷（OvPOSS ）和环氧基低聚倍半硅氧烷（epoxy-POSS ），进一步原位聚合制备了EP/OvPOSS 复合材料和EP/epoxy-POSS 杂化材料。用XRD, SEM 和弯曲试验对其结构和性能进行了表征。 八乙烯基多面体低聚倍半硅氧烷(OvPOSS)由乙烯基三氯硅烷水解得到，再用过氧乙酸环氧化得到部分环氧化的多面体低聚倍半硅氧烷(epoxy-POSS)。用少量四氢呋喃将epoxy-POSS 完全溶解，然后与一定量的2-甲基戊二胺(Dytec A)和双酚A 缩水甘油醚(DGEBA)混合均匀，用超声波振荡半小时，常温真空抽提一小时以脱除溶剂四氢呋喃，先在60oC 下固化12小时， 100oC 下再固化1小时，合成路线如图1所示。EP/OvPOSS 复合材料用同样的方法制得。 H 2C CH Si Cl Cl o o o o + DGEBA H 2N NH 2 Dytec A + epoxy-POSS (1) (2) Fig.1 Schematic of formation of epoxy resin-POSS hybrids 将环氧树脂、EP/OvPOSS 复合材料和EP/epoxy-POSS 杂化材料的XRD 谱图进行了对比，如图2所示。EP/OvPOSS 复合材料的XRD 谱图在2θ=9.8o处存在着明显的POSS 结晶峰(图2A)，是由于OvPOSS 与环氧树脂之间没有化学键连接，固化后OvPOSS 仍然以晶体形式存在。而EP/epoxy-POSS 杂化材料却没有明显的POSS 结晶峰(图2B), 并且17.8处的无定形峰也没有纯环氧树脂那么明显，表明epoxy-POSS 与环氧树脂之间以化学键连接， * 国家重点基础研究发展计划项目资助（2001CB711203）** 通讯联系人：冯连芳, E-mail ：fenglf@https://www.doczj.com/doc/bd2882804.html, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 17.8 B A C 9.8 2 A: EP/3wt%OvPOSS B: EP/3wt%epoxy-POSS C: epoxy resin Fig. 2. XRD curves of: (A)EP/OvPOSS composites (B)EP/epoxy-POSS hybrids (C)epoxy resin
第48卷第1期 2014年1月生物质化学工程Biomass Chemical Engineering Vol．48No．1 Jan．2014 doi ：10．3969/j．issn．1673-5854．2014．01．006 ·综述评论———生物质材料· 无机纳米相-纳米纤维素杂化纳米材料的研究进展 收稿日期：2013-09-16 基金项目：国家自然科学基金（31000276）；福建省高校杰出青年人才基金（JA11071）；福建省高校新世纪优秀人才基金（JA12088）； 福建农林大学杰出青年人才基金（xjq201208） 作者简介：吴巧妹（1987—），女，福建三明人， 硕士生，主要从事植物纳米纤维素复合材料的研究*通讯作者：陈燕丹，博士，副教授，硕士生导师，主要研究方向是生物质材料的制备与功能化设计；E- mail ：fjaucyd@163．com 。吴巧妹，陈燕丹*，黄彪，陈学榕 (福建农林大学材料工程学院，福建福州350002) 摘要：分别介绍了近年来利用贵金属纳米粒子、无机陶瓷纳米相(包括金属氧化物、金属硫化物、黏土类、纳米羟基磷灰石和纳米碳酸钙)、磁性纳米纤维素、 碳纳米相与纳米纤维素进行复合的研究进展，并建议加强对纳米纤维素基杂化材料的基础理论研究，改进现有制备方法并开发出更加节能减耗的新方法，以及更多极具应用前景的无机纳米材料实现优势互补的分子级复合，定向设计合成出适用不同场合、满足不同需求的高性能、多功能新型先进复合材料。 关键词：纳米纤维素;杂化纳米材料;无机纳米粒子;碳纳米相 中图分类号：TQ35;O636．1文献标识码：A 文章编号：1673- 5854(2014)01-0028-09Advances in Inorganic-nanocellulose Hybrid Nanomaterials WU Qiao-mei ，CHEN Yan-dan ，HUANG Biao ，CHEN Xue-rong （College of Materials Engineering ，Fujian Agriculture and Forestry University ，Fuzhou 350002，China ） Abstract ：This paper summarized the recent Ｒ＆D progresses on nanocellulose hybrid composites incorporated with noble metal nanoparticles ，nano ceramic compounds （including metal oxides ，metal sulfides ，nano-clay ，nano-hydroxyapatite ，nano-calcium carbonate ），magnetic nanoparticles and nano-carbon materials ，respectively．An overview on the challenge and development prospects of the nanocellulose-based hybrid composites was discussed ，too． Key words ：nanocellulose ；hybrid nanocomposites ；inorganic nanoparticles ；nano-carbon materials 无机-有机杂化纳米材料是继单组分材料、复合材料和梯度功能材料之后的第四代新材料［1］。纳米纤维素是一种新型的生物纳米材料，具有特殊的结构特点和优良的性能。无机纳米相-纳米纤维素杂化纳米材料因兼具或超越了纳米纤维素和无机纳米材料单一组分的性能优点，而成为纳米纤维素复合材料的研究热点。利用物理、化学、生物方法制备获得的天然纳米纤维素依次为微纤丝化纤维素（MFC ）或纳纤丝化纤维素（NFC ）、纳米晶体纤维素（NCC ）和细菌纳米纤维素（BNC ）。以纳米纤维素作为结构增强相和兼具生物大分子模板效应的天然高分子基体，在绿色高性能纳米复合材料的设计组装中日益扮演重要角色。在过去的十几年里，国内外针对纳米纤维素的制备、表征、表面修饰及其复合材料开展了较多的研究工作［2－4］。目前，交叉结合纳米科学、化学、物理学、材料学、生物学及仿生学等学科，利用共混法、溶胶-凝胶法、插层法、模板组装法、非共价弱相互作用复合法和仿生矿化等方法，进一步将纳米纤维素优越的机械性能与功能性无机纳米材料进行优势互补，构筑结构可塑、稳定，集轻质和强韧于一身的新型无机纳米相-纳米纤维素杂化纳米材料，正在成为国内外科学家竞相开展的研究课题。本文主要针对国内外纳米纤维素与各种无机纳米相杂化复合，制备功能型纳米纤维素新材料的研究进展进行综述。
材料的制备与技术 姓名：李菁 学号：20134209204
杂化纳米复合材料的介绍及研究进展 摘要：有机-无机杂化纳米材料由于小尺寸和兼具有机、无机材料的各种优良性质, 在许多领域都有巨大的应用潜质。本文对杂化纳米复合材料的简介，制备方法，表征方法以及研究进展进行了说明。 有机一无机杂化材料(OIHMs)是20世纪80年代中期以来迅速发展的新的边缘研究领域。它是无机化学、有机化学、介观物理与材料科学等多学科渗透交叉的结果，这种杂化材料综合了无机材料、有机材料和纳米材料的优良特性，已在高技术领域如纤维光学、波导、非线性光学、微电子印刷电路等方面得到应用，也将在低密度、高强度、高韧性材料，光电传感材料，磁性材料等领域得到应用。OIHMs系指有机和无机材料在纳米级的杂化。包括在有机基质上分散无机纳米粒子和在无机材料中添加(通常为纳米材料)纳米级有机物。该种材料综合了无机、有机和纳米材料的特性，正成为一个新兴的极富生命力的研究领域，吸引着众多的研究者[1]。这种材料的优势主要表现在：①无机网络中引入有机相增加其柔韧性，赋予无机材料新的性能；②在有机聚合物中引入无机相提高其强度、模量、耐磨性等；③制备性能独特的新型材料，如热塑性材料等。[2]1.杂化纳米材料的基本简介 杂化纳米材料是通过溶胶-凝胶技术制造的。溶胶-凝胶技术是指有机或无机化合物经过溶液、溶胶、凝胶固化，再经热处理而得到氧化物或其它化合物的方法。 呈玻璃态。20世纪30～70年代，化19世纪中叶，正硅酸乙酯水解形成的SiO 2 学家、矿物学家、陶瓷学家、玻璃学家等分别通过溶胶-凝胶技术制备出了各自的研究对象，核化学家利用溶胶-凝胶技术制备了核燃料，避免了危险粉尘的产生。 20世纪80年代是溶胶-凝胶技术发展的高峰时期，发展了胶体溶胶-凝胶过程、无机聚合物溶胶-凝胶过程、复合溶胶-凝胶过程等3种主要溶胶-凝胶技术，合成了许多可工业化的溶胶-凝胶前驱体，不仅有无机前驱体，也有大量的有机前驱体。主要用于制备粉体材料、薄膜材料、块体材料、纤维材料等。用溶胶-凝胶技术将有机功能分子或聚合物掺入到无机网络中，可克服陶瓷、玻璃的缺陷，
纳米杂化材料的研究与进展 【摘要】有机．无机杂化纳米材料由于小尺寸和兼具有机、无机材料的各种优良性质，在许多领域都有巨大的应用潜质。本文介绍了模板法、嵌段聚合物自组装、含特殊官能团的乙烯基单体直接聚合法等制备纳米有机一无机杂化材料的方法，并对各自的特点进行了说明。 【前言】纳米材料由于其大比表面积的特殊性质，使之在纳米和分子水平范围内具有特殊的应用性能，已成为材料科学中最为热门和前沿的研究领域。有机．无机杂化材料兼具聚合物的低密度、高韧性、可塑性以及无机材料的透明性、高折射率、表面坚硬性等诸多优良性质，同时容易剪裁成具有特殊结构的材料，如微胶囊、核．壳型颗粒、毛细管等等，所以有机一无机杂化纳米材料在光学、催化、微电子、包装、生物、制药等行业内都有巨大的潜在应用。 【正文】 1 在无机粒子外包覆聚合物 为了增加有机．无机间的亲和力，偶联剂在此类制备过程中被广泛应用，Carris等利用有机钛偶联剂，在二氧化钛胶粒表面通过化学键作用或物理缠结作用包覆了一层聚甲基丙烯酸甲酯聚合物。Espiard等用类似的方法，用甲基丙烯酸一3．三甲氧基硅丙酯(MPS)作为偶联剂，在硅胶体外包裹一层甲基丙烯酸乙酯聚合物，这种杂化胶体颗粒可形成完全透明的膜，且具有与硫化橡胶类似的优良的力学性能。Carris等对用憎水基团改性过的钛胶体颗粒，使十二烷基硫酸钠吸附于其表面，然后引发聚合反应形成有机层。带有正电荷的氧化铁胶
体颗粒表面，可成功吸附双层十二烷基硫酸钠乳化剂而保存胶体稳定，在吸附过程中利用超声分散，避免聚并。后来，Quaroni等利用油酸在银胶体粒子表面的吸附，形成聚苯乙烯／聚丙烯酸甲酯共聚物壳n ，同样，油酸也可以在磁性胶体颗粒外吸附，进而制备杂化粒子。单体同样能够先吸附于无机粒子表面，然后再引发聚合。主要是选用带有酸性或碱性的单体，利用酸碱作用机理进行吸附，然后与苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯在粒子表面进行共聚，由此合成的杂化粒子制成的膜具有高玻璃化、高透明度等特点。Armes 等利用碱性的4．乙烯基吡啶与表面为酸性的二氧化硅胶体颗粒之问的吸附，然后引发聚合形成杂化纳米粒子。Mafikanos等用类似的方法，使用相应的单体聚合形成聚吡咯和聚Ⅳ．甲基吡咯／金杂化颗粒。另外，使用可聚合的表面活性剂(如甲基丙烯酸二甲基乙基氨盐)，其兼具表面活性剂和单体的作用，它的吸附提高了包覆的效率。 另外一种路线是在无机粒子表面利用与粒子表面电荷相反的引发剂进行吸附，后引发聚合反应，其吸附过程可由介质的pH值控制17]。AIBA与合适的表面活性剂一起吸附后，可在二氧化硅胶体颗粒表面引发聚合并在其表面杂凝聚，形成杂化粒子。根据二氧化硅胶体颗粒的大小，这种杂化粒子分别呈现出草莓状结构和规整的核．壳结构。最近，利用微乳液聚合方法制备杂化纳米粒子也被广泛研究，这种方法是在无机粒子外吸附憎水物，后分散于憎水单体中，然后加入到含有表面活性剂的水溶液中，高速搅拌后形成单体包裹于无机粒子外的胶束，引发聚合后即形成杂化纳米粒子，其关键是无机粒子在单体中的分散。Erdem等利用聚异丁烯琥珀酰胺良好的稳定作用，在二氧化钛胶体颗粒外成功进行了聚合。
聚合物纳米粒子杂化材料的制备与性能研究 韩荣敏 摘要：聚合物纳米粒子杂化材料由于能够同时表现聚合物与纳米粒子两个方面的特性 而受到广泛关注。本文介绍了聚合物纳米粒子杂化材料的概念，综述了聚合物纳米粒子杂化 材料的一些常用的制备方法，总结了由于纳米粒子的存在杂化材料在力学、光学、电、磁等 方面呈现出常规材料不具备的特性，并对其进行展望。 关键词：聚合物纳米粒子杂化材料制备性能 引言 聚合物材料在现代生活中应用广泛，具有各种各样的性能，如导电性聚合可以像金属材料一样应用于电学的各行各业，但是一些导电性聚合物如聚苯胺、聚吡咯等聚合物虽合成方法较简单，具有较高的导电率，但是很难像其他高分子聚合物那样易加工成型，且在高温和潮湿环境下不能长期使用[1]，聚酯和聚酯纤维虽具有高模量、高强度、耐酸，耐热性等优点，但其因其可燃性而应用受到限制[2]。聚氯乙烯等一些树脂类聚合物在橡胶方面应用广泛，但其脆性大、热稳定性差，在热、氧气、光等环境下性能下降[3]。为了提高、优化各种聚合物的各种性能，用纳米粒子对其进行掺杂，得到聚合物纳米粒子杂化材料，这种材料能够充分体现聚合物的一些性能如密度小、强度高、耐腐蚀、易加工等特点，也能够体现纳米粒子所具有得体积效应、表面效应、量子尺寸效应、小尺寸效应，特别是还能够产生一些常规材料所不具备的新的性能，使其在生物、医药、化工、材料、电子、催化剂、传感器、生物等方面有着广阔的应用前景[4-6]。目前国内外许多科研工作者都通过高科技手段，采用纳米新技术以及先进的制造工艺，将纳米粒子用于聚合物和杂化材料的改性中，以提高其各种性能，并取得了许多可喜的研究成果。本文主要综述近年来聚合物纳米粒子杂化材料的几种主要的制备方法以及各种性能和应用情况。 1聚合物纳米粒子杂化材料的制备方法 聚合物纳米杂化材料的制备是探索高性能杂化材料的一条重要途径,材料的制备是性能研究的基础，因此，纳米杂化材料的制备是材料科学领域中重要研究的课题也是目前研究的一个热点。近年来发展建立起来的制备方法也多种多样，各种制备方法并非截然分开，有可能互相渗透，这些制备方法主要有溶胶凝胶法、共混法、自组装法、原位生成法、超声波法等。 1.1共混法 该方法是首先合成出各种形态的纳米粒子，再通过各种方式将其与有机聚合物混合[7]。此种方法的优点是，纳米粒子与聚合物的合成分步进行，可控制纳米粒子的形态、尺寸，方法简便经济、易于实现工业化，缺点是纳米粒子的比表面积和表面能极大，粒子之间存在较强的相互作用，极易产生团聚，失去纳米粒子的特殊性质;而聚合物本身粘度又较高，纳米粒子与聚合物很难达到理想的纳米尺度杂化。通常采用表面活性剂、偶联剂、表面覆盖、机
纳米材料在杂化聚氨酯中的效应 收稿日期：2013-06-20 近年UV固化水性聚氨酯（WPU）或聚氨酯丙烯酸酯（WPUA）纳米复合材料的特性受到众多研究者的关注，并进行了多项研究。采用的纳米材料包括SiO2、Al2O3、TiO2、ZnO、POSS、碳纳米管、碳纳米纤维等。重点综述了WPU 和WPUA低聚物（预聚物）的制备、纳米材料的改性处理、WPU/纳米颗粒和WPUA/纳米颗粒杂化复合材料的制备以及所得制品的表征、性能等。 标签：水性聚氨酯（WPU）；水性聚氨酯丙烯酸酯（WPUA）；纳米材料；杂化纳米复合材料；制备；性能 1 前言 聚氨酯（PU）因具有优异的性能而发展较快。据中国聚氨酯工业协会统计[1]，近年我国PU CASE（涂料、胶粘剂、密封剂和弹性体）生产状况如表1所示。 但现阶段大多数PU涂料和胶粘剂均属溶剂型，污染环境，有损健康。 PU水分散体（WPU）以水为介质，污染性比溶剂型低得多，被誉为环境友好型制品。自上世纪70年代已成为重要工业品。2010年全球消费量约37.5万t，我国已突破11.8万t[2]。 WPU胶膜具有优良弹性和韧性，但WPU对基体的润湿性较差，为完全固化需严格控制环境温度和湿度；粘接强度和刚度，耐水、耐溶剂和耐化学品性，热稳定性和力学性能等方面均逊于大多溶剂型产品。因此，其应用领域受到一定限制。科学家们曾采用多种方法进行改善，如以杂化分散体、可交联分散体和纳米复合材料分散体来增强WPU性能。其中，向WPU中掺入纳米级无机填料形成复合材料结构膜，已成为有效改性途径之一。 2 有机-无机杂化材料 近10多年，有机-无机杂化WPU技术已广受关注。因纳米颗粒可强化WPU 材料，能改善纳米复合物的力学性能及耐磨、耐溶剂、耐化学品、耐UV和热稳定性等性能。这些材料还表现出低光学传导损失以及与不同表面的良好相容性[3～6]。 最常用的纳米材料包括Al2O3、SiO2、TiO2、ZnO、CaCO3、多面体低聚（笼型）倍半硅氧烷（POSS）、粘土、蒙脱土（MMT）以及碳纳米管（CNT）、纳米纤维结晶体等[3～6]。其中SiO2纳米颗粒具有诸如高硬度、相对低折射率、易采购等优点，可将纳米SiO2制成水中或有机溶剂中的溶胶分散体。加之SiO2
含硅有机/无机纳米杂化材料3 刘安华,温永向,张利利 (华南理工大学材料学院聚合物成型加工教育部重点实验室,广东广州510640) 摘 要: 综述了由有机硅氧烷制备有机/无机材料的sol2gel方法,介绍了由此得到的杂化材料在光电材料、高性能陶瓷和聚合物以及其它功能性材料等方面的应用,并对新的sol2gel原料作了展望。 关键词: 溶胶2凝胶法;纳米杂化;应用;展望 中图分类号: TQ264.1文献标识码:A 文章编号:100129731(2005)0520658204 1 引 言 最古老和最著名的有机/无机杂化材料要追溯到千年前的涂料和油墨工业。而“有机/无机杂化材料”概念的提出则是90年代的事,并由此而在国内外蓬勃兴起了有机/无机纳米杂化材料的研究热潮,涉及到光学材料、力学材料、导电材料和生物材料等。而在这方面的研究中,含硅有机/无机纳米杂化材料又是最重要的一类。 有机/无机纳米杂化材料根据制备方法可分为溶胶2凝胶(sol2gel)法和嵌入(intercalation)法;据有机2无机界面性质可分为弱键结合型(H键、范德华力、离子键力)和强键结合型(共价键、离子共价键)。 2 制备方法 2.1 sol2gel法 由于有机材料通常都难以经受250℃以上的高温,故杂化材料的制备过程被限制在低温范围。sol2 gel法在这方面显示出独特的优越性。 关于sol2gel法的化学原理,文献和专著均有很多,在此不再赘述。但值得一提的是硅醇盐与其它过渡金属醇盐的反应性是有差别的,其顺序如下: Si(OR)4<< 新型石墨烯纳米杂化材料的合成及其分析应用 【摘要】：第一章：简要介绍了石墨烯的性质与合成方法、石墨烯的功能化方法；生物传感器的构成和发展以及基于石墨烯的葡萄糖电化学生物传感器的应用；对适配体传感器的原理、特点和分类做了简要介绍。第二章：合成了金属配位聚合/葡萄糖氧化酶(GOD)/石墨烯纳米杂化材料(MCPGHs/GOD)。通过透射电子显微镜(TEM),扫描电子显微镜(SEM),原子力显微镜(AFM)等方法进行了表征。MCPGHs对H202有良好的电催化作用,通过MCPGHs/GOD的直接电化学证明该材料中的GOD仍然有生物活性。基于这些性质构建了葡萄糖生物传感器。葡萄糖的线性范围为50nM-1mM,检出限为5nM。在葡萄糖检测的实验条件下,抗坏血酸(AA),多巴胺(DA),尿酸(UA),色氨酸(Trp),对乙酰基酚(APAP)和蔗糖(Sucrose)均无明显干扰。最后在1%人体血清中做了实际样品的检测,回收率在97%-104%之间。这个工作不仅提供了合成了不同金属聚合物—石墨烯杂化材料一个简单的,高效的的合成方法,而且,以葡萄糖为例,展示了这类新的纳米杂化材料作为电化学生物传感器的应用,可以容易的构建其他的生物传感器。第三章：合成石墨烯—桔黄Ⅱ复合纳米材料(O-GNs),具有电活性的桔黄Ⅱ不仅可以作为探针为后面的检测提供电化学信号,而且还防止了石墨烯的聚集。对O-GNs进行了紫外—可见(Uv-Vis)分光光度法,电化学、XPS和TEM表征。集O-GNs高电导率,大比表面积和电化学活性和适配体高亲和性和特异性的的特点为一体,构建了暂型的免标记的,信 号增加的电化学适配体传感器。用差分脉冲伏安法(DPV)考察传感器对凝血酶的线性,线性范围在 1.0×10-12M～0×10-10M,检出限为3.5×10-13M。常见的蛋白,如牛血清蛋白,人血清蛋白,溶菌酶,IgG,胰岛素,转铁蛋白,对该传感器无明显干扰。在1%血清样品中的实际样品检测进行了实验,回收率在95.8%～103%之间。用同样的方法构建了溶菌酶适配体传感器,用DPV方法测定了溶菌酶的线性范围是5.0×10-12M～7.0×10-10M,检出限1.0×10-12M。成功构建了免标记的信号增加的适配体生物传感平台。本实验的方法经济,简单,无需标记,避免了复杂又昂贵的标记途径。【关键词】：功能化石墨烯金属配位聚合物葡萄糖适配体电化学 【学位授予单位】：山西大学 【学位级别】：硕士 【学位授予年份】：2013 【分类号】：O613.71;O657.1 【目录】：中文摘要8-10ABSTRACT10-12第一章绪论12-291.1石墨烯12-131.1.1石墨烯的性质与应用121.1.2石墨烯的合成12-131.2功能化石墨烯纳米材料13-141.2.1共价键合功能化石墨烯13-141.2.2非共价键合功能化141.2.3掺杂功能化141.3生物传感器14-161.3.1生物传感器的构成和分类14-151.3.2生物传感器的发展151.3.3基于石墨 第３０卷第３期化一学一研一究Ｖｏｌ．３０一Ｎｏ．３２０１９年５月ＣＨＥＭＩＣＡＬ一ＲＥＳＥＡＲＣＨＭａｙ２０１９ 贵金属杂化纳米材料的合成及性能研究进展 田贺云１，尹学功２，湛世霞１，马晨光１，邢瑞敏１?，刘红玲１? （１．河南省多酸化学重点实验室，河南大学化学化工学院，河南开封４７５００４；２．河南化工技师学院河南开封４７５００４） 收稿日期：２０１９－０２－０６． 基金项目：河南省教育厅高等学校重点科研项目（１６Ａ１５０００２） 作者简介：田贺云（１９９２－），女，硕士研究生，研究方向为纳米材料 的合成及应用．?通讯联系人：Ｅ－ｍａｉｌ：ｈｌｌｉｕ＠ｈｅｎｕ．ｅｄｕ． ｃｎ．摘一要：近年来，杂化纳米材料的出现极大地拓展了纳米材料的应用范围，其特殊的结构二性能二尺寸和形貌使其不仅保持了各组分材料的特性及功能，更涌现了不同于各组分材料所不具备的新颖的二多样化的特殊性能和应用潜能，因此其制备方法和性能应用已经成为了研究热点．运用纳米技术将贵金属纳米粒子与其他性能优异的物质结合形成的贵金属杂化纳米材料被广泛运用到电化学二光催化二免疫传感二生物催化和医药化学等领域．本文综述了贵金属杂化纳米材料的制备方法二结构组成二性能特点二应用前景以及最新的发展趋势，重点介绍了贵金属杂化纳米材料的合成及应用． 关键词：贵金属；杂化纳米材料；合成；催化；生物医药 中图分类号：Ｏ６２１文献标志码：Ａ文章编号：１００８－１０１１（２０１９）０３－０３１７－０７ Ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｓｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｎｏｂｌｅｍｅｔａｌｈｙｂｒｉｄｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ ＴＩＡＮＨｅｙｕｎ１ ＹＩＮＸｕｅｇｏｎｇ２ ＺＨＡＮＳｈｉｘｉａ１ ＭＡＣｈｅｎｇｕａｎｇ１ ＸＩＮＧＲｕｉｍｉｎ１? ＬＩＵＨｏｎｇｌｉｎｇ１? １．ＨｅｎａｎＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＰｏｌｙｏｘｏｍｅｔａｌａｔｅＣｈｅｍｉｓｔｒｙ ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ＨｅｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｋａｉｆｅｎｇ４７５００４ Ｈｅｎａｎ Ｃｈｉｎａ ２．ＨｅｎａｎＣｈｅｍｉｃａｌＴｅｃｈｎｉｃｉａｎＣｏｌｌｅｇｅ Ｋａｉｆｅｎｇ４７５００４ Ｈｅｎａｎ Ｃｈｉｎａ Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ，ｔｈｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｆｈｙｂｒｉｄｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓｈａｓｇｒｅａｔｌｙｅｘｐａｎｄｅｄｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｃｏｐｅｏｆｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｉｔｓｅｓｐｅｃｉａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｓｉｚｅａｎｄｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｎｏｔｏｎｌｙｋｅｅｐｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｆｅａｃｈｃｏｍｐｏｎｅｎｔｍａｔｅｒｉａｌ，ｂｕｔａｌｓｏｐｒｅｓｅｎｔｎｏｖｅｌａｎｄｄｉｖｅｒｓｉｆｉｅｄｓｐｅｃｉａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｏｔｅｎｔｉａｌｓｗｈｉｃｈａｒｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｒｏｍｔｈｏｓｅｏｆｅａｃｈｃｏｍｐｏｎｅｎｔｍａｔｅｒｉａｌ，ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓａｎｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｈｙｂｒｉｄｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓｈａｖｅｂｅｅｎｓｔｕｄｉｅｄｈｏｔｓｐｏｔｓ．Ｎｏｂｌｅｍｅｔａｌｈｙｂｒｉｄｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓｆｏｒｍｅｄｂｙｃｏｍｂｉｎｉｎｇｎｏｂｌｅｍｅｔａｌｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓｗｉｔｈｏｔｈｅｒｅｘｃｅｌｌｅｎｔｍａｔｅｒｉａｌｓｉｎｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｈａｖｅｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙａｐｐｌｉｅｄｉｎｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｉｓ，ｉｍｍｕｎｏｓｅｎｓｉｎｇ，ｂｉｏｃａｔａｌｙｓｉｓａｎｄｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌｃｈｅｍｉｓｔｒｙ．Ｉｎｔｈｉｓｒｅｖｉｅｗ，ｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓ，ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｓｐｅｃｔｓａｎｄｔｈｅｌａｔｅｓｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｒｅｎｄｏｆｎｏｂｌｅｍｅｔａｌｈｙｂｒｉｄｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓａｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ，ｔｈｅｓｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｎｏｂｌｅｍｅｔａｌｈｙｂｒｉｄｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓａｒｅｅｍｐｈａｔｉｃａｌｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｎｏｂｌｅｍｅｔａｌ；ｈｙｂｒｉｄｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ；ｓｙｎｔｈｅｔｉｚｅ；ｃａｔａｌｙｓｉｓ；ｂｉｏｍｅｄｉｃｉｎｅ 一一贵金属主要指金二银和铂族金属（钌二铑二钯二锇二铱二铂）８种金属元素，贵金属的化学性质稳定， 在一般条件下不易发生化学反应．随着各种金属纳 米粒子研究的不断深入，贵金属纳米粒子的特性和潜在的应用价值引起人们的广泛关注．然而单一组分的贵金属纳米粒子的功能简单且可能存在一些缺陷，故其应用范围受到了限制，运用纳米技术将贵金属纳米粒子与金属氧化物二非金属材料和多金属氧 酸盐（ＰＯＭｓ）等结合形成贵金属杂化纳米材料，不 仅兼具了单一组分材料的优异性能，而且赋予了材料新的功能［１－５］．目前已合成的杂化纳米材料种类繁多，如双组分杂化纳米材料：ＰｄＮＰｓ与纤维素纳米纤丝（ＣＮＦ） ＤＯＩ：１０．１４００２／ｊ．ｈｘｙａ．２０１９．０３．０１７｜化学研究，２０１９，３０（３）：３１７－３２３ 材料化学专业 杂化材料结课论文 题目:聚合物纳米杂化材料的制备 班级学号:1209 姓名: 授课教师: 哈尔滨理工大学化学与环境工程学院 2015年7月1日 杂化材料结课论文 摘要 聚合物纳米材料由于其大比表面积的特殊性质，使之在纳米和分子水平范围内具有特殊的应用性能，已成为材料科学中最为热门和前沿的研究领域。有机．无机杂化材料兼具聚合物的低密度、高韧性、可塑性以及无机材料的透明性、高折射率、表面坚硬性等诸多优良性质，同时容易剪裁成具有特殊结构的材料，如微胶囊、核．壳型颗粒、毛细管等等，所以有机一无机杂化纳米材料在光学、催化、微电子、包装、生物、制药等行业内都有巨大的潜在应用。 目录 摘要...................................................................................................................... I 第1章绪论. (1) 1.1聚合物纳米粒子杂化材料的介绍 (1) 1.1.1 在无机粒子外包覆聚合物 (1) 1.1.2 在聚合物胶粒外包覆无机物 (3) 1.1.3 一步直接聚合法合成含有无机结构的杂化纳米粒子 (3) 1.1.4 在无机粒子外包覆聚合物 (4) 第2章聚合物纳米粒子杂化材料的制备方法 (6) 2.1 共混法 (6) 2.1.1 溶液共混法 (6) 2.1.2 熔融共混法 (6) 2.1.3 乳液共混法 (7) 2.2 溶胶-凝胶法 (7) 2.3 纳米粒子原位生成法 (8) 2.4单体原位聚合法 (8) 2.5 自组装法 (9) 2.6 超声波法 (9) 第3章聚合物纳米粒子杂化材料的结构表征 (11) 3.1 电子显微镜 (11) 3.2 红外光谱 (11) 3.3 X射线光电子能谱 (11) 3.4 X射线衍射 (11) 3.5 力学性能 (12) 有机/无机纳米复合材料的研究进展Ξ 石智强,刘晓蕾,刘孝波 (中国科学院成都有机化学研究所,四川成都 610041) 摘要:有机/无机纳米复合材料以其优异的性能越来越受到人们的关注。本文分析总结了有机/无机纳米复合材料的制备方法、性能及其应用,着重介绍了溶胶-凝胶法和原位聚合法。参考文献28篇。 关 键 词:有机/无机;纳米复合材料;溶胶-凝胶法;原位聚合法;性能;应用;综述 中图分类号:TF123文献标识码:A文章编号:100521511(2004)0320251204 Progress on Organic/I norganic N anocomposite Materials SHI Zhi2qiang, LI U X iao2lei, LI U X iao2bo (Chengdu Institute of Organic Chemistry,Chinese Academy of Sciences,Chengdu610041,China) Abstract:Organic/inorganic nanocom posites have attracted m ore and m ore attention because of excellent properties.Their preparation methods focused on s ol2gel process and in2situ polymerization method,the properties and application were reviewed with28references. K eyw ords:organic/inorganic;nanocom posite;s ol2gel process;in2situ;properties;application;review 纳米材料科学是一门新兴的并正在迅速发展的科学,成为近些年来材料科学研究的热点之一,被誉为“21世纪最有前途的材料”[1,2]。 早在1959年,著名的物理学家Richard Feyna2 man[3]在美国物理学年会中的讲演中首次提出了“What w ould happen if we could arrange the atoms one by one the way we want them?”的思想,日本科学家K ubo早在1962年就对纳米粒子的量子尺寸效应进行了理论研究。而日本名古屋大学上田良二教授则定义纳米粒子是用透射电镜TE M能看到的微粒。但直至80年代中期,随着物理学发展的完善和实验观测技术的进步,纳米材料科学才得到迅速发展。 所谓纳米复合材料是指分散相尺度至少有一维小于100纳米的复合材料。由于纳米尺度效应、大的比表面积以及强的界面相互作用和独特的物理化学性质,使聚合物/纳米复合材料的性能优于相同组分常规复合材料的物理化学性能,并可制得各种功能复合材料,如磁性、内压、光吸收、热阻、化学活性等复合材料。因此将纳米粒子用于制备功能材料的前景十分光明[4～6]。三大材料(金属、陶瓷、聚合物)都可自身或相互形成一系列性能优异的纳米材料。对金属及陶瓷纳米材料的研究与开发已有20年的历史,并取得了长足的进展,相比之下聚合物基纳米复合材料的研究则起步较晚。但近几年发展则相当迅速[7],纳米复合材料分类如Scheme1。 1 纳米材料的结构特征及其表面处理 1.1 纳米材料的结构特征 目前关于纳米材料的结构特征[8]主要有两类看法:第一类认为纳米粒子具有壳层结构[9],粒子的表面层原子占很大比例,并且是无序的类气态结构,而粒子的内部则存在有序-无序结构。它既不同于长程有序的晶态,也不是短程有序,而是处于一种无序程度更高的状态[10]。第二类认为 — 1 5 2 — 合成化学 Chinese Journal of Synthetic Chemistry Ξ收稿日期:2003201230;修订日期:2003207223 基金项目:中国科学院“百人计划”资助项目;四川省杰出青年基金资助课题 作者简介:石智强(1979-),男,汉族,山东泰安人,在读硕士,主要从事有机/无机复合材料的研究。 通讯联系人:刘孝波,T el:028********* 高分子纳米复合材料 04300022 欧贵平 摘要：从高分子纳米复合材料的概念入手到其性能，制备，表征，应用及前景作了详细的介绍。 关键词：高分子；纳米材料；复合材料；功能特性；制备；表征；应用 1．引言 高分子纳米复合材料是近年来高分子材料科学的一个发展十分迅速的新领域。一般来说，它是指分散相尺寸至少有一维小于100纳米的复合材料。这种新型复合材料可以将无机材料的刚性、尺寸稳定性和热稳定性与高分子材料的韧性、可加工性及介电性质完美地结合起来，开辟了复合材料的新时代，制备纳米复合材料。已成为获得高性能复合材料的重要方法之一。 纳米材料科学是涉及到凝聚态物理,配位化学,胶体化学,材料的表面和界面以及化学反应动力学等多门学科的交叉科学。当材料进入纳米量级时,会具有与传统材料截然不同的性质。高分子材料科学的涉及非常广泛,其中一个重要方面就是改变单一聚合物的凝聚态,或添加填料来实现高分子材料使用性能的大幅提升。因此纳米粒子的特异性能使其在这一领域的发展过程中顺应了高分子复合材料对高性能填料的需求,对高分子材料科学突破传统理念发挥重要的作用。纳米材料科学与高分子材料科学的交融互助就产生了高分子纳米复合材料[1]。 2．高分子纳米复合材料的性能[2] [5] [6] 复合材料是将两种或两种以上的材料复合在一起,进行优势互补,以谋求最佳的综合性能。而纳米复合材料是指分散相尺度至少有一维小于100nm的复合材料,由于纳米分散相大的比表面和强的界面作用,纳米复合材料表现出不同于一般宏观复合材料的综合性能。 纳米颗粒由于其尺寸小,比表面积非常大而表现出与常规微米级材料截然不同的性质。在与聚合物复合时,纳米颗粒的表面效应,小尺寸效应,量子效应以及协同效应,将使复合材料的综合性能有极大的提高。这种复合材料既有高分子材料本身的优点,又兼备了纳米粒子的特异属性,因而使其具有众多的功能特性,在力学,催化,功能材料(光,电,磁,敏感)等领域内得到应用。例如,插层法制得的聚丙烯/蒙脱土等纳米复合材料,在力学性能上具有了高强度,高模量,韧性和高热变形温度等优点。 2.1 阻隔性能 在尼龙6和还氧树脂中纳米分散少量层状蒙脱土,并暴露在氧等离子体中,可形成均匀钝态和自恢复无机表面。这是由于纳米复合物中表面高分子的氧化使层状硅酸盐的含量相对增多,从而形成一层无机表面层。此无机区域是湍层的,层状硅酸盐之间的平均距离为1nm~4nm。这类陶瓷硅酸盐提供了一种纳米复合物的涂层,可以阻止氧气离子的渗入,从而提高了高分子材料在氧环境中的生存寿命。 2.2 生物功能 RichardM等用四步软印法在高分子正-烷基硫醇表面上获得表面图形凹槽,并成功用于培养细菌细胞。这种位于表面的功能单元属一种三维细菌栏,体积可小至12立方微米。获得的细菌栏是憎水的,甲基封端的正烷基硫醇为底部,可提高细菌的粘附,而栏壁则由聚丙烯/聚新型石墨烯纳米杂化材料的合成及其分析应用
贵金属杂化纳米材料的合成及性能研究进展
杂化材料
有机_无机纳米复合材料的研究进展
高分子纳米复合材料
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