- 復合納米粒子的制備與光電性能研究
- 王超宇
- 1031字
- 2020-07-01 14:55:41
1.2 制備復合納米粒子的材料
許多種化學物質可用來制備核/殼復合納米粒子,由其制備的核/殼復合納米粒子具有獨一無二的用途。這些化學物質可分為兩大類:小粒徑的無機物和具有長鏈和大分子量的有機聚合物。其中每種物質都擁有不同的化學結構和物理性質。
1.2.1 無機物
目前核/殼復合納米粒子大多選擇納米尺寸的金屬氧化物。這些金屬元素在元素周期表中的位置較固定且擁有固有的結構,因此它們可以為復合納米粒子提供優良的性質,優良的性質保障了復合納米粒子應用于更廣泛的領域。由于尺寸的原因,當這些金屬氧化物是納米尺寸的時候,其表現出的性質與大尺寸的同類物質截然不同。納米尺寸的金屬氧化物具有新奇的物理和化學性質。由于體積效應、表面效應、量子尺寸效應和宏觀量子隧道效應的存在,使得納米尺寸的金屬氧化物具有多種多樣的應用。
SiO2、TiO2、CaCO3、ZnO、Fe3O4等均被報道用于制備復合納米粒子。Darinka Primc等采用共沉淀法制備了殼為Fe3O4的復合納米粒子[14]。L.Zhang等采用一步法制備了Fe3O4@SiO2磁性復合納米粒子[15]。Y.Zhang等用微乳液聚合制備了PS/SiO2復合納米粒子[16]。R. Raeisi Shahraki等采用共沉淀法制備了超順磁性的鐵酸鋅/殼聚糖復合納米粒子[17]。V.M.Socoliuc的團隊用共沉淀的方法制備了Fe3O4/OA復合納米粒子[18]。 I.V. Kubrakova等用微波共沉淀的方法制備了Fe3O4/OA復合納米粒子[19]。
上述復合納米粒子中的無機物既可通過物理方法又可通過化學方法來制得。物理方法通常是指氣相沉積法,化學方法一般使用穩定劑阻止金屬離子還原成原子,穩定劑還可控制原子聚集。化學方法比物理方法復雜得多。但化學方法比物理方法更高效[20]。在復合納米粒子中加入無機物,可以顯著改善復合納米粒子的機械強度、熱穩定性等性能。無機納米粒子可以用儀器分散于表面活性劑溶液中,還可以用改性劑對其表面使用特定功能基團進行改性,改性后的無機納米粒子能作為核進一步和單體反應制備核/殼復合納米粒子。
1.2.2 有機聚合物
核/殼復合納米粒子中的有機聚合物通常是某種單體通過聚合反應得到的產物。K.Zhang的團隊制備了SiO2/PMMA復合納米粒子及其中空微球[21],Y.Sheng等制備了CaCO3/PS復合納米粒子[22]。文獻報道比較多的有機聚合物還有聚丙烯酸酯、聚氨酯、聚丙烯、丙烯酸聚氨酯、多吡咯、聚2-羥基乙基甲基丙烯酸等。合成此類有機聚合物的方法有均聚、共聚、嵌段共聚、接枝聚合。研究人員對于聚合方法的研究非常充分,這些研究足以滿足核/殼復合納米粒子的大規模應用。
有機聚合物材料具有優良的光學性能、較好的伸縮性和韌性,它們可以為無機材料提供載體環境,并且能夠改善無機材料的脆性、分散性和穩定性[23]。