纳米材料学(有机-无机纳米复合微球).ppt

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1、有机有机-无机纳米复合微球的无机纳米复合微球的制备、性能与应用制备、性能与应用 纳米材料学专题讲座纳米材料学专题讲座 内内 容容1.1.有机有机-无机纳米复合微球的定义、形貌和特点无机纳米复合微球的定义、形貌和特点2.2.有机有机-无机纳米复合微球的制备方法无机纳米复合微球的制备方法3.3.有机有机-无机纳米复合微球的应用前景无机纳米复合微球的应用前景4.4.有机有机-无机纳米复合微球的发展方向无机纳米复合微球的发展方向1.定义、形貌和特点定义、形貌和特点定义定义：两种或两种以上的粒子或组分经表面包覆或复两种或两种以上的粒子或组分经表面包覆或复 合处理合处理 后形成的颗粒后形成的颗粒 形貌形貌

2、:raspberry-like currant bun core-shell(a)core-shell(b)1.定义、形貌和特点定义、形貌和特点目的目的避免了单一纳米粒子的团聚问题避免了单一纳米粒子的团聚问题具有复合协同多功能效应具有复合协同多功能效应降低成本降低成本(贵重纳米粒子复合到低廉粒子表面贵重纳米粒子复合到低廉粒子表面)提高化学反应速率提高化学反应速率使一种微粒表面产生新的物理、化学、机械性能及新的功能使一种微粒表面产生新的物理、化学、机械性能及新的功能2.2.有机有机-无机纳米复合微球的制备方法无机纳米复合微球的制备方法机械化学法机械化学法液相法液相法固相法固相法搅拌混合法搅拌混合

3、法研磨法研磨法干式冲击复合法干式冲击复合法表面化学反应法表面化学反应法俗称物理法俗称物理法层层自组装法层层自组装法(LbL)多相聚合法多相聚合法表面表面sol-gel法法嵌段共聚物组装法嵌段共聚物组装法传统乳液聚合法传统乳液聚合法细乳液聚合细乳液聚合分散聚合分散聚合水分散聚合水分散聚合异相凝聚法异相凝聚法2.1 机械化学法机械化学法1.1.母粒子母粒子;2.;2.子粒子子粒子(包覆粒子包覆粒子)3.)3.相互作用混合物相互作用混合物4.4.复合粒子复合粒子机械化学法机械化学法:俗称物理法俗称物理法(搅拌混合搅拌混合,研磨研磨,干式冲击复合干式冲击复合)实质实质:采用机械作用激活超细粉体采用机械

4、作用激活超细粉体(母粒子母粒子)和子粒子和子粒子,使其界面间发生使其界面间发生 化学反应化学反应,以达到改性效果以达到改性效果(机械能转为化学能机械能转为化学能)日本东京大学日本东京大学Honda教授和南京理工大学超细粉体与表面科学技术研究所教授和南京理工大学超细粉体与表面科学技术研究所2.1机械化学法机械化学法 机械化学法形成复合粒子的形态机械化学法形成复合粒子的形态:六方紧密包覆六方紧密包覆 随意包覆随意包覆 理想随意包覆理想随意包覆机械化学法优点机械化学法优点:处理时间短处理时间短,反应过程易控制反应过程易控制,可连续批量生产可连续批量生产 缺点缺点:容易造成无机粒子晶形破坏容易造成无机

5、粒子晶形破坏 包覆不均匀包覆不均匀,一般为随意包覆一般为随意包覆 母粒子一般为亚微米级到微米级母粒子一般为亚微米级到微米级 两种粒子都要事先准备两种粒子都要事先准备,工艺稍繁琐工艺稍繁琐2.2液相法液相法(异相凝聚法异相凝聚法)异相凝聚法基本原理异相凝聚法基本原理:带有不同电性的超细粒子会相互吸引而凝聚带有不同电性的超细粒子会相互吸引而凝聚条件条件:一种超细粒子的粒径比另一种异号电荷的超细粒子粒径小得多一种超细粒子的粒径比另一种异号电荷的超细粒子粒径小得多 通过调节通过调节pH值或事先制备不同表面电荷的粒子值或事先制备不同表面电荷的粒子缺点缺点:结合不够牢固结合不够牢固,一般如果包覆粒子玻璃化

6、转变温度一般如果包覆粒子玻璃化转变温度TeTc(中心粒子中心粒子)时时,升温到升温到TeTTi,反应开始反应开始(点火点火)d:d:着火点周围着火点周围T升高升高,扩散使得反应充分扩散使得反应充分自蔓延合成法自蔓延合成法:陶瓷制品、金属材料等。陶瓷制品、金属材料等。3.不对称复合粒子不对称复合粒子3.不对称复合粒子不对称复合粒子种子乳液聚合法种子乳液聚合法 a组分：交联组分：交联PS微球微球 b：MMA或者或者BMA3.不对称复合粒子不对称复合粒子3.不对称复合粒子不对称复合粒子4 4有机有机-无机纳米复合微球的应用无机纳米复合微球的应用4.14.1用于制备高性能涂料用于制备高性能涂料 最近，

7、最近，BASFBASF公司借助乳液聚合，将纳米二氧化硅颗粒公司借助乳液聚合，将纳米二氧化硅颗粒与聚丙烯酸酯复合，制备了有机与聚丙烯酸酯复合，制备了有机-无机纳米复合微球。研无机纳米复合微球。研究表明，复合乳胶膜机械性能提高显著：空白聚丙烯酸酯究表明，复合乳胶膜机械性能提高显著：空白聚丙烯酸酯乳胶膜的硬度仅乳胶膜的硬度仅2.5MPa2.5MPa，模量，模量0.1GPa0.1GPa；硬度和模量分别增；硬度和模量分别增加到加到32MPa32MPa和和1.5GPa1.5GPa。有机有机-无机纳米复合微球的应用无机纳米复合微球的应用4.2药物缓释药物缓释IBU:布洛芬布洛芬(抗炎、镇痛药抗炎、镇痛药)有

8、机有机-无机纳米复合微球的应用无机纳米复合微球的应用4.2药物缓释药物缓释PCL:聚己酸内酯聚己酸内酯,疏水疏水NIPAM:T32,疏水疏水;T32,亲水亲水MBA:亚甲级双丙烯酰胺亚甲级双丙烯酰胺有机有机-无机纳米复合微球的应用无机纳米复合微球的应用4.3 药物分离药物分离:磁性微球的一个巨大优势在于可以磁性微球的一个巨大优势在于可以简单地分离纯化生物活性物质，使特定的蛋白简单地分离纯化生物活性物质，使特定的蛋白质吸附在磁性颗粒后，外加磁场即可将吸附蛋质吸附在磁性颗粒后，外加磁场即可将吸附蛋白质后的磁性微球与其他杂蛋白分开，然后将白质后的磁性微球与其他杂蛋白分开，然后将磁性微球上的目标蛋白洗

9、脱下来即可。磁性微球上的目标蛋白洗脱下来即可。(磁性磁性纳米粒子易团聚纳米粒子易团聚,因此往往用聚合物包覆改性因此往往用聚合物包覆改性)有机有机-无机纳米复合微球的应用无机纳米复合微球的应用4.4 催化性能催化性能PS/Ni复合微球对染料的催化还原复合微球对染料的催化还原有机有机-无机纳米复合微球的应用无机纳米复合微球的应用PS/Ag纳米复合微球纳米复合微球4.5表面增强拉曼光谱表面增强拉曼光谱有机有机-无机纳米复合微球的应用无机纳米复合微球的应用4.6 4.6 制备两相不相容的复合物制备两相不相容的复合物有机聚合物有机聚合物/金属复合微球金属复合微球有机聚合物有机聚合物/无机氧化物复合微球无机氧化物复合微球有机有机-无机纳米复合微球无机纳米复合微球的发展方向的发展方向简单的新方法、新工艺制备复合微球简单的新方法、新工艺制备复合微球拓宽有机拓宽有机-无机组分的范围无机组分的范围寻求新的应用寻求新的应用,特别是光、电转化功能材特别是光、电转化功能材料的开发料的开发.