纳米材料表面化学特性及改性.pptx

纳米材料外表特性及外表修饰;主要内容;;

第一局部纳米粒子的外表特性

;〔2〕外表原子所处的晶体场环境及结合能与内部原子不同，存在许多不饱和键，具有不饱和性质，出现许多活性中心，极易与其他原子相结合而趋于稳定，具有很高的化学活性。

〔3〕外表台阶和粗糙度增加，外表出现非化学平衡、非整数配位的化学价。;1.1外表吸附;吸附产生原因;非电解质的吸附;影响非电解质吸附的两大因素：;电解质的吸附;紧密层：靠近纳米微粒外表的一层属于强物理吸附，称为紧密层，它的作用是平衡了超微粒子外表的电性。

分散层：离超微粒子稍远的离子形成较弱吸附层，称为分散层。

上述这两层构成双电层，双电层中电位分布可用一表示式来说明：

其中，;由式看出，1/k反比于Z和C1/2，这说明高价离子、高电解质浓度下，双电层很薄。

对纳米氧化物的粒子，如石英、氧化铝和二氧化钛等根据它们在水溶液中的pH值不同可带正电、负电或呈电中性。

;PH比较小时，粒子外表形成M—ＯＨ2(M代表金属离子，如Si，Al，Ti等)，导致粒子外表带正电。使粒子外表带负电。;1.2纳米微粒的分散与团聚;〔2〕团聚

纳米粒子的团聚可以减小颗粒的比外表，减小体系

自由能，降低颗粒的活性。

纳米粒子的团聚一般分为软团聚和硬团聚两类：

a.软团聚主要是由于颗粒之间的范德华力和库仑力所致，这种团聚可以通过化学方法或施加机械力加以消除；

b.硬团聚那么主要是因为纳米粒子间产生了化学键合作用。;为防止小颗粒团聚可采取的措施：;b、分散系中参加外表活性剂或其它有机分子

为了防止分散的纳米粒子团聚也可参加外表活性剂，使其吸附在粒子外表，形成微胞状态，由于活性剂的存在而产生了粒子间的排斥力，使得粒子间不能接触，从而防止团聚体的产生。对于磁性纳米微粒，由于颗粒之间磁吸引力，很容易团聚，参加界面活性剂〔如油酸〕使其包裹在磁性粒子外表，造成粒子间排斥作用，防止了团聚体的生成。;第二局部纳米粒子外表修饰;〔2〕提高纳米粒子的外表活性。

修饰后的纳米粒子外表覆盖着外表活性剂的

活性基???，大大提高了纳米粒子与其他试剂的

反响活性，为纳米粒子的偶联、接枝创造了条件。

〔3〕使微粒外表产生新的物理、化学、机械性能及

其它新功能

修饰后的纳米粒子外表状态发生了改变，因而可

获得新的性能。如纳米粒子改性可增加与聚合物

的界面结合力，提高复合材料的性能。

〔4〕改善纳米粒子与分散介质之间的相容性;〔5〕为纳米材料的自组装奠定根底

纳米粒子修饰后，颗粒外表形成一层有机包覆层，包覆层的极性端吸附在颗粒的外表，非极性长链那么指向溶剂，在一定条件下，有机链的非极性端结合在一起，形成规那么排布的二维结构，如下图。如经有机分子修饰的CdTe颗粒，可自组装来制备发光纳米线。采用这种方式，还成功获得了银、硫化银等的二维自组装结构的纳米材料。;2.2纳米粒子的外表修饰方法;〔2〕外表沉积将一种物质沉积到纳米粒子表

面，形成与颗粒外表无化学结合的异质包覆层。利用溶胶可实现对无机纳米粒子的包覆，改善纳米粒子的性能。;外表化学修饰法;〔2〕酯化反响法

酯化试剂与纳米粒子外表原子反响，原来亲水疏油的外表变成亲油疏水的外表。适用于外表为弱酸性或中性的纳米粒子，如SiO2、Fe2O3、TiO2等的改性。

外表带有羟基的氧化硅粒子与高沸点醇反响方程式如下：

?Si-OH+H-O-R?Si-O-R+H2O

在反响过程中硅氧键开裂，Si与烃氧基(RO)结合，完成了纳米SiO2的外表酯化反响。;(3)外表接枝改性法;偶联接枝法;聚合生长接枝法;聚合与接枝同步法