第四章纳米粉体的表面改性.ppt

第四章 纳米粉体的表面改性 表面改性 是指用物理、化学方法对粒子表面进行处理，有目的地改变粒子表面的物理化学性质，如表面原子层结构和官能团、表面疏水性、电性、化学吸附和反应特性等 控制纳米粉体的表面化学组成以及对其表面进行改性是得到高附加值纳米粉体的关键 第四章 纳米粉体的表面改性 表面改性的重要应用： 纳米粉体的润湿和附着特性 改善纳米粉体在基体中的分散行为，提高其催化性能 改善粉体与基体的界面结合能等 纳米粉体改性的重要应用领域： 纳米制造、纳米排列、自组装、纳米传感器、生物探针、药物输送、涂料、光催化剂等 第四章 纳米粉体的表面改性 纳米粉体表面改性基本原理： 表面改性的作用 通过改性，可是纳米颗粒具有生物兼容性、提高热、机械及化学稳定性 改变纳米粉体的光、磁、电、催化、润湿性以及烧结性 提高纳米颗粒的耐腐蚀性、耐久性和使用寿命 第四章 纳米粉体的表面改性 纳米粉体的表面改性方法： 气相沉积法 机械球磨法 高能量法 化学反应法(最重要的方法) 化学反应法 利用有机官能团等使粒子表面进行化学吸附或化学反应，以使表面改性剂覆盖粒子表面 第四章 纳米粉体的表面改性 第1节 溶胶-凝胶法 第四章 第1节 溶胶-凝胶过程 指无机前驱体通过各种反应形成三位网状结构 溶胶-凝胶反应 金属醇盐的水解和缩合反应(最常见的溶胶-凝胶反应): 水解反应 M(OR)4+H2O HO-M(OR)3+ROH M(OH)4+4ROH 缩合反应 (OR)3M-OH+HO-M(OR)3 (RO)3M-O-M(OR)3+H2O (OR)3M-OH+RO-M(OR)3 (RO)3M-O-M(OR)3+ROH M代表金属；R代表烷基 第四章 第1节 采用溶胶-凝胶法可对纳米粉体、晶体以及纳米网状结构进行表面包覆 第四章 第1节 溶胶-凝胶法中，最常用的表面修饰剂是二氧化硅 A、涂覆在涂料、颜料表面以改善其胶体稳定性 B、包覆在金颗粒表面起到稳定作用 C、包覆在磁性颗粒表面提高磁流体的稳定性 D、包覆在BaTiO3表面阻止其溶解 E、包覆在CdS表面起到光解保护作用 总之，SiO2作为表面修饰剂，其功能是多种多样的 第四章 第1节 1、SiO2在金属颗粒表面的包覆 第四章 第1节 SiO2作为颗粒表面包覆剂的原因： 1、SiO2粉体即使在等电点pH值（=2）处也不发生团聚； SiO2的等电点 2、在中性及较高的盐浓度条件下也很稳定 第四章 第1节 使用SiO2包覆颗粒，可使分散体系在较高相浓度（体积百分数）下保持良好的稳定性，且不受pH值和盐浓度的影响 包覆SiO2的纳米颗粒可通过硅烷化具有憎水性，从而易于在玻璃、聚合物、薄膜及非水介质中分散 第四章 第1节 图、SiO2包覆纳米Ag颗粒的TEM照片 第四章 第1节 SiO2包覆银颗粒的特点 包覆层的厚度随陈化时间的增加而加厚 陈化：沉淀完全后,让初生成的沉淀与母液一起放置一段时间,这个过程称为“陈化” 包覆了SiO2的银颗粒，表现出了类似于SiO2粉体的特性，表现在于： A、电泳移动性介于纯SiO2和Ag颗粒之间 B、颗粒的吸收光谱随包覆层厚度的增加产生了红移 第四章 第1节 图. SiO2、Ag及包覆SiO2的Ag颗粒的电泳移动性 第四章 第1节 图、Ag颗粒及包覆SiO2的Ag颗粒的吸收光谱, 随包袱层厚度增加而产生红移 第四章 第1节 Liz-Marzan成功在金颗粒表面包覆上SiO2层，不但起到稳定作用，且可调控其光学性质. 第四章 第1节 2、SiO2在金属氧化物表面的包覆 采用正硅酸乙酯作为原料，通过优化水解条件可在Fe2O3颗粒的表面包覆一层SiO2，使其易于分散在非水介质中 第四章 第1节 第四章 第1节 α-Fe2O3包覆SiO2有利于其在非水介质中的分散 碳酸钇包覆SiO2