（高分子化学与物理专业论文）油基磁性流体的合成及其特性的研究.pdf

油基磁性流体的台成及其特性的研究 摘要 摘要 本文系统的研究了两部分纳米z n o 的合成及表面改性和磁性纳米f e ，o 。 油基磁性流体的合成及其特性 在第一部分纳米z n o 的合成及表面改性中，研究了如下四个体系： 1 以硫酸锌、尿素为原料，采用均相沉淀法合成了纳米氧化锌粉体，并研 究了硬脂酸对所制的纳米氧化锌粉体表面改性的机理及其对粉体亲油 性的影响研究结果表明，硬脂酸中的羧基( c o o h ) 与纳米氧化锌颗 粒表面的羟基( o h ) 发生了酯化反应，并在表面形成单分子膜经过 表面改性的纳米氧化锌粉体由亲水性转化为亲油性同时，就纳米氧化 锌粉体硬脂酸表面改性的反应，考察了反应物的质量分数、反应温度和 反应时间对产物的影响，从而筛选出粉体亲油性最大的反应条件为：硬 脂酸质量分数为7 ；反应温度为5 0 ；反应时间为1 h 2 以硫酸锌、氢氧化钠为原料，采用直接沉淀法合成了纳米氧化锌粉体； 并用硅酸钠水解生成的二氧化硅对纳米氧化锌粉体进行了表面包覆改 性采用i r 、h r t e m 、x r d 、s e m 、x p s 等手段对改性前后的粉体进 行表征研究m 和x p s 分析结果表明，改性后颗粒的表面形成了s i o 孙 键，表明s i 0 2 在纳米? - n o 颗粒表面形成了包覆层此外，研究了纳米 氧化锌粉体表面包覆前后光催化活性，改性后z n o 粉体的光催化活性明 显下降，进一步证明纳米z n o 颗粒表面存在s i 0 2 包覆层 3 以乙酸锌、碳酸铵为原料，采用直接沉淀共沸蒸馏法合成了纳米氧化锌 粉体；并采用油酸对纳米氧化锌粉体进行表面改性实验结果表明，采 用共沸蒸馏法能有效除去前驱体中易造成纳米氧化锌粒子团聚的水分， 显著改善了纳米氧化锌粉体的分散性，并减少了纳米氧化锌粒子的粒 径此外，油酸中的羧基( 。c o o h ) 与纳米氧化锌颗粒表面的羟基( 一o h ) 发生了酯化反应，使得纳米氧化锌粉体由亲水性转变为亲油性 4 采用k h 5 7 0 硅烷偶联荆对纳米氧化锌粒子进行处理，在其表面引入双 塑苎壁丝堕苎盟鱼堕垦苎堑壁堕! 塞 塑兰 键使其功能化，然后运用溶液聚合方法在z n o 纳米粒子表面进行m m a 接技聚合，实现p m m a 对z n o 纳米粒子表面的包覆处理采用i r 、t g a 、 x r d 、s e m 、沉降测试等手段表征研究了p m m a 表面包覆处理的纳米 氧化锌粉体，并采用g p c 测试了表面包覆的p m m a 的分子量i r 、t g a 和g p c 测试结果显示，p m m a 高分子链以共价键的形式链接到纳米氧 化锌粒子的表面此外，还考察了m m a 的用量对p m m a 在纳米氧化 锌表面的接枝率及粉体在有机溶剂中分散性的影响研究发现，随m m a 的用量的增加，p m m a 的接枝率和粉体在有机溶剂中分散效果亦逐步提 升此外，将p m m a 接技处理的纳米氧化锌粉体添加到s t 单体中，然 后进行自由基聚合，合成了纳米z a o p s 高分子复合材料采用t g a 、 d s c 和x r d 等测试手段对其进行表征研究测试结果表明，p m m a 表 面接枝处理的纳米氧化锌粉体能改善p s 的熟稳定性 在第二部分磁性纳米f c 3 0 4 油基磁性流体的合成及其特性中，研究了如下四 个体系： 1 以f e c l 3 、f e , s 0 4 为原料，采用n h 3 i t 2 0 为沉淀剂，运用共沉淀法合成 了磁性纳米f c 3 0 4 粒子采用h r t e m 和x r d 对其进行了表征研究结 果显示，磁性纳米f c 3 0 4 粒子的平均粒径约为1 0 n m ，具有立方晶系反 尖晶石结构此外，为改善磁性纳米f e 3 0 4 粒子与高分子基体的界面作 用，首先，采用k h - 5 7 0 硅烷偶联剂处理纳米f c 3 0 4 粒子，在其表面引 入双键使其功能化，然后加入s t 单体进行溶液聚合，将p s 高分子链链 接到纳米f c 3 0 4 粒子表面m 和t g a 测试结果显示，p s 高分子链以共 价键的形式链接到纳米f e 3 0 4 粒子的表面同时就纳米f e 3 0 4 粒子表面 p s 接枝聚合反应，考察了引发剂用量、单体浓度及反应温度对p s 接枝 率的影响 2 考察了微波陈化对共沉淀法合成的磁性纳米f c 3 0 4 粒子晶体结构的影 响， 并研究了硬脂酸对纳米f c 3 0 4 粉体表面改性的机理及其对粉体亲 油性的影响，研究结果表明，硬脂酸中的羧基( c o o h ) 与纳米f c 3 0 4 粉体颗粒表面的羟基( 一o h ) 发生了酯化反应，并在表面形成单分子 l l 油基磁性流体的合成及其特性的研究 摘要 膜经过表面改性的磁性纳米f e 3 0 4 粒子由亲水性转化为亲油性，同时， 就纳米f e 3 0 4 粉体硬脂酸表面改性反应，考察了反应物质量分数、反应 温度和反应时间对产物亲油化度的影响 3 以纳米f e 3 0 4 粒子为磁性微粒、油酸为表面活性剂、甲苯为载液合成了 甲苯基f e ，0 4 磁性流体运用紫外可见分光光度计、古埃磁天平、激 光粒度分析仪对其进行了表征研究研究结果表明，合成的甲苯基f e 3 0 4 磁性流体稳定性好，其磁化率：x = 3 7 1 矿，饱和磁化强度：m - - 2 9 1 n 仃， 磁性流体内f e 3 0 4 粒子的d ( 0 9 9 ) 平均粒径约为3 9 5 5 r i m 4 采用双表面活性剂共沉淀法制各了磁性纳米f e 3 0 4 粒子凝胶，以油酸为 表面改性剂，然后采用球磨法( 玛瑙为研磨介质) 制各了硅油基f e 3 0 4 磁性流体采用紫外一可见分光光度计、古埃磁天平对其进行了表征研 究实验结果表明，制备的硅油基f e 3 0 4 磁性流体稳定性佳，其磁化率： x 3 4 x1 0 击，饱和磁化强度：m = 2 1 9 5 m t 关键词： z n o ：f e 3 0 4 ：纳米颗粒；表面改性；接技聚合；纳米复合物；磁性流体 1 1 1 作者：钱建中 指导老师：洪若瑜 兰堕型堂堡堕垒堕墨基堑堡塑里塞 塑薹 a b s t r a c t i nt h i sp a p e r , t w op a r t s ，i n c l u d i n gs y n t h e s i sa n ds u r f a c em o d i f i c a t i o no fz n o n a n o p a r t i c l e sa n dp r e p a r a t i o no fo i l b a s e dm a g n e t i cf l u i db yu s i n gn a n o m e t e rf e 3 0 4 a sb a s i cs u b s t a n c e ，w e r es y s t e m a t i c a l l ys t u d i e d i nt h ef i r s tp a r t s y n t h e s i sa n ds u r f a c em o d i f i c a t i o no fz n o n a n o p a r t i c l e s f o u r s y s t e r n sw e r es t u d i e da sf o l l o w s ： 1 e m p l o y i n gz n s 0 4 7 h z 0a n du r e aa sr a wm a t e r i a l s z n on a n o p a r t i c l e sw e r e s y n t h e s i z e db yh o m o g e n e o u sp r e c ：i p i t a t i o nm e t h o d a n dt h eo b t a i n e dz n o n a n o p a r t i c l e sw e r ec h a r a c t e r i z e db y 融d a n d t e m ，r e s p e c t i v e l y a f t e r w a r d s ， t h es u r f a c e so fz n on a n o p a r t i c l e sw e r em o d i f l e dw i t hs t e a r i ca c i d a n dt h e s y n t h e s i z e ds a m p l ew a st e s t e db vm i tw a sc o n c l u d e dt h a tac o v a l e n tb o n d w a sf o r m e db yc h e m i c a lr e a c t i o nb e t w e e nt h es u r f a c eh y d r o x y l i cg r o u p s 也a t w e r ep r e s e n to nt h e s u r f a c eo fn a n o m e t e rz n op o w d e r sa n do r g a n i c l o n g - c h a i nm o l e c u l e ss u c ha ss t e a r i ca c i d ，t h es u r f a c eo fz n op o w d e rw a s c o a t e dw i t ham o n o m o l c c u l a rl a y e ro fa l i p h a t i cc h a i n s ，t h ep o l a r i t vo f n a n o m e t e rz n op o w d e r sw a sc h a n g e dt on o n - p o l a r i t y i na d d i t i o n ，血ee f f e c t s o fc o n c e n t r a t i o n ，r e a c t i o nt e m p e r a t u r ea n dr e a c t i o nt i m e o nt h e s u r f a c e m o d i f i e dz n 0n a n o p a r t i c l e sw e r ed i s c u s s e d 2 z n on a n o p a r t i c l e sw e r ep r e p a r e db yt h ep r e c i p i t a t i o nm e t h o d ，e m p l o y e d z n s 0 4 7 1 - 1 2 0a n dn a o ha sm a t e r i a l s m o r e o v e r , t h es u r f a c eo fz n o n a n o p a r t i c l e sw a sc o a t e db ys i 0 2 ，w h i c hw a ss y n t h e s i z e db yt h eh y d r o l y s i so f n a 2 s i 0 3t h eo b t a i l l e dz n on a n o p a r t i c l e sw e r ec h a r a c t e r i z e db ym a n y m e t h o d ss u c ha si l lt e m ，x r d ，s e ma n dx p s i tw a sc l e a r l ys h o w nt h a t t h e r ew a st i l ef o r m a t i o no fa ni n t e r f a c i a lb o n db e t w e e nz n oa n ds i 0 2b y c o m p a r i s o no f i ra n d 珊so fz n oa n dz n 0 s i 0 2 i na d d i t i o n ， p h o t o d e g r a d a t i o no fm e t h y lo r a n g ei a q u e o u ss o l u t i o nw a si n v e s t i g a t e db y u s i n gt h ep o w d e ro fz n 0n a n o p a r t i c l c sa n dz n o ，s i 0 2n a n o p a r t i c l s a s d h o t o c a t a l y s t n er e s u l t ss h o w e dt h a tt h ez u on a n o p a r t i c l e sh a v eb e t t e r p e r f o r m a n c eo fp h o t o c a t a l y s i st h a nt h a to fz n c vs i 0 2n a n o p a r t i c l e s ，w h i c h f u r t h e ri l l u s t r a t e dt h a ts i 0 2w a sc o a t e do nt h es u r f a c eo fz n 0n a n o p a r t i c l e sa s at h i nl a y e r 3 t h ep r e c u r s o ro ft h ez n on a n o p a r t i c l e sw a ss y n t h e s i z e db yp r e c i p i r a t i o nf r o m z i n ca c e t a t ea n da m i n o n i u mc a r b o n a t e a f t e r w a r d s ，t w od i f i e r e n tr o u t i n e s w e r eu s e dt op r e p a r et h ez n on a n o p a r t i c l e s t h eo b t a i n e dz n on a n o p a r t i c l e s w e r ec h a r a c t e r i z e db yt h em e t h o d so ft r a n s m i s s i o ne l e c t r o nm i c r o s c o p ea n d x r a yd i f f r a c t i o n i tw a sc o n c l u d e d t h a tt h e h e t e r o g e n e o u sa z c o t r o p i c d i s t i l l a t i o np r o c e s so ft h ep r e c u r s o r , w h i c hm a d e1 - b u t a n o lm o l e c u l a r s u b s t i t u t ew a t e rs u r r o u n d i n gt h ep r e c u r s o rp a r t i c l e ，e f f e c t i v e l yr e d u t e dt h e f o r m a t i o no fh a r da g g l o m e r a t i o nb e t w e e nn a n o p a r t i c l e sa n dd e c r e a s e dt h e m e a ns i z eo fz n 0n a n o p a r t i e l e s f u r t h e r m o r e ，t h es u r f a c eo f z o n a n o p a r t i c l e sw a sc a p p e db yo l e i ca c i d e x i s t e n c eo ft h eo r g a n i cl a y e rc a nb e i v 些壁丝塑堡塑笪堕丝三塑壁竺矍塾 塑茎 c o n f i r m e db yt h er e s u l t so ff f m s p e c t r u m s w h i c ha l s oi n d i c a t e dt h a tt h e i n o r g a n i cn u c l e ia n do r g a n i cs u r f a c el a y e rw e r e1 i n k e dw i t hc h e m i c a lb o n d t h em e c h a n i s mo ff o r m a t i o nw a sa l s op r o p o s e d 4 t oi m p r o v et h ei n t e r r a c i a li n t e r a c t i o nb e t w e e nz n 0 n a n o p a r t i c l e sa n dp o l y m e r m a t r i x ，a l le f f e c t i v es u r f a c em o d i f i c a t i o nm e t h o dw a sp r o p o s e db y 盯a f c i n g p m m ao n t ot h ep a r t i c l e s t h a ti s t h es u r f a c eo fz n 0 n a n o p a r t i c l e sw a sf i r s t l y t r e a t e dw i t hak h 5 7 0s i l a n ec o u p l h a ga g e n t , w h i c hi n t r o d u c e df u n c t i o n a l d o u b l eb o n d so n t ot h es u r f a c eo fz n on a n o p a r t i c l e s ，f o l l o w e db yr a d i c a l g r a f a n gp o l y m e r i z a t i o ni nn o n - a q u e o u ss y s t e m 皿eo b t a i n e ds a m p l e sw e r e c h a r a c t e r i z e db yf 0 u r i e r - t r a n s f o r mi n f r a r e ds p e c t r a ( f 1 1 r ) ，t h e r m o g r a v i m e t r i c a n a l y s i s ( t g a ) ，s e d i m e n t a t i o nt e s ti ns o l v e n t s ，s c a n n i n ge l e c t r o nm i c r o s c o p e ( s e m ) ，x - r a yp o w d e rd i f f r a c t i o n ( ) ，a n dg e lp e r m e a t i o nc h r o m a t o g r a p h y ( g p c ) r e s u l t so ff 1 讯，t g aa n dg p cs h o w e dt h a tt h ed e s i r e dp o l y m e r c h a i n sh a v eb e e nc o v a l e n t l yb o n d e dt ot h es u r f a c eo ft h ez n on a n o p a r i d i e s i n a d d i t i o n ，e f f e c t so fc o n c e n t r a t i o n so fm o n o m e ro nt h ep e r c e n t a g eo fm m a g r a f t i n ga n dd i s p e r s i o ni s o i v e n t sw e i ei n v e s t i g a t e d i tw a sf o u n dt h a tt h e g r o w i n gc o n c e n t r a t i o n so fm o n o m e rc o u l di n c r e a s et h ep e r c e n t a g eo fm m a g r a f t i n ga n dp r o m o t et h ed i s p e r s i o ni ns o l v e n t s m o r e o v e r , t h ez n o p s c o m p o s i t e sw e r ep r e p a r e db ya d d i n gs u r f a c ep m m ag r a f t e dz n oi n t os t y r e n e m o n o m e r , f o l l o w e db yr a d i c a lg r a f t i n gp o l y m e r i z a t i o n n l er e s u l t e d c o m p o s i t e sw e r ec h a r a c t e r i z e db yt g a , d s ca n dx r d t h et e s t i n gr e s u l t s i i l d i c a t e dt h a tt h e r m a lb e h a v i o r so fp sw e r eo b v i o u s l yc h a n g e d ：【nt h e p r e s e n c eo fs u r f a c ep m i d ag r a f t e dz n 0 i nt h es e c o n dp a r t - p r e p a r a t i o no fo i l - b a s e dm a g n e t i cn u i db yu s i n gn a n o m e t e r f e a 0 4a sh a s i es u b s t a n c e ，f o u rs y s t e r n sw c i es t u d l e da sf o l l o w s ： 1 m a g n e t i cf e 3 0 4n a n o p a r t i c l e sw e r ep r e p a r e db yt h ec o - p r e c i p i t a t i o no ff e ” a n df b “n h 3 h 2 0w a su s e da st h ep r e c i p i t a t i n ga g e n tt oc o n t r o lt h ep hv a l u e t h es y n t h e s i z e dm a g n e t i cn a n o p a r t i c l e sw e r ec h a r a c t e r i z e db yh r t e ma n d x r d t h ep r i m a r ys i z eo ff e 3 0 4n a n o p a r t i e l e si sa r o u n d1 0m t i a f t e r w a r d s ，t o e n h a n c et h ei i l t e r r a c i a lh a t e m c t i o nb e t w e e nt h em a g n e t i cf e 3 0 4n a n o p a r t i c l e s a n dp o l y m e rm a t r i x ，a ne f f e c t i v es u r f a c em o d i f i c a t i o nm e t h o dw a sd e v e l o p e d b yg r a f t i n gs t y r e n eo n t ot h en a n o p a r t i c l es u r f a c e t h a ti s t h es u r f a c e o f m a g n e t i cf e 3 0 4n a n o p a r t i c l e sw a sf i r s t l yt r e a t e dw i t h t h ec o u p l i n ga g e n t ， k h - 5 7 0 w h i c hi n t r o d u c c dr e a c t i v eg r o u p so n t ot h es u r f a c eo ff e 3 0 4p a r t i c l e s ， f o l l o w e db yr a d i c a l g r a f t i n gp o l y m e r i z a t i o ni nn o n a q u e o u ss y s t e m n e t e s t h a gr e s u l t so fi ra n dt gi n d i c a t e dt h a tt h ep l o y s t y r e n ec h a i u sh a db e e n c o v a l e n t l yb o n d e dt ot h es u r f a c eo f 山em a g n e t i cf e 3 0 4n a n o p a r t i c l e s a f t e r t h es u r f a c e 掣a f tp o l y m e r i z a t i o n ，f e 3 0 4n a n o p a r t i c l e sw e r ev a r i e df r o m n o n - p o l a r i t vt op o l a r i t y i na d d i t o n ，t h ee f f e c t so fi n i t i a t o rd o s a g e ，m o n o m e r c o n c e n t r a t i o na n dr e a c t i o nt e m p e r a t u r eo n t h es u r f a c e - m o d 蚯e df e 3 0 4 n a n o p a r t i c l e sw e r ed i s c u s s e d 2 n ei n f l u e n c eo fm i c r o w a v ea g i n go nt h ec r y s t a l l i n ef o r mo ff e 3 0 4m a g n e t i c n a n o p a r t i c l e s w a ss t u d i e d m o r e o v e r , t h es u r f a c eo ff e 3 0 4m a g n e t i c v 油基磁性流体的合成及其特性的研究 摘要 n a n o p a r t i c i c sw a sm o d i f i e db y s t e a r i ca c i d t h eo b t a i n e d s a m p l ew a s c h a r a c t e r i z e db vm t h et e s t i n gr e s u l t so fi ri n d i c a t e dt h a tac o v a l e n tb o n d w a sf o r m e db yc h e m i c a lr e a c t i o nb e t w e e nt h eh y d r o x y lg r o u p so nt h es u r f a c e o fn a n o - f e 3 0 4a n dc a r b o x y lg r o u p so fs t e a r ca c i d a f t e rm o d i f i c a t i o n ，t h e p o l a r i t yo fn a n o - f e 3 0 4i sc h a n g e dt on o n p o l a r i t y m o r e o v e r , e f f e c t s o f r e a c t i o nt i m e ，r e a c t i o nt e m p e r a t u r e ，a n dc o n c e n t r a t i o no fs t e a r i ca c i do n s u r f a c em o d i f i c a t i o nw e r ei n v e s t i g a t e d 3 t h eo i l b a s e dm a g n e t i cf l u i di no x y i r o nw a ss y n t h e s i z e db ye m p l o y i n g m a g n e t i cf e 3 0 4n a n o p a r t i c l e sa sb a s i cs u b s t a n c ea n dt o l u e n e a sm e d i a t e df l u i d t h eo b t a i n e dm a g n e t i cf l u i dw a sc h a r a c t e r i z e db yu v - v i s ，g o u ym a g n e t i c b a l a n c ea n dl a s e rp a r t i c l es i z e r t h et e s t i n gr e s u l t ss h o w e dt h a tt h es y n t h e s i z e d m a g n e t i cf l u i dh a dg o o ds t a b i l i t y , i t ss u s c e p t i b i l i t yw a s 3 7 1 0 。6a n di t s s a t u r a t e dm a g n e t i z a t i o nw a s2 9 1 m t i na d d i t i o n ，t h em e a ns i z ed o 9 9 ) o f m a g n e t i cf e 3 0 4n a n o p a r t i e l e sw a s3 9 5 5 n m 4 t h es i l i c o n - o f f b a s e dm a g n e t i cf l u i dw a ss y n t h e s i z e db ye m p l o y i n gm a g n e t i c f e 3 0 n a n o p a r t i c l e sa sb a s i cs u b s t a n c ea n ds i l i c o n 一0 na sm e d i a t e df l u i d t h e o b t a i n e dm a g n e t i cf l u i dw a sc h a r a c t e r i z e db yu v - v i s ，g o u ym a g n e t i cb a l a n c e t h et e s t i n gr e s u l t ss h o w e dt h a tt h er e s u l t e dm a g n e t i cf l u i dh a de x c e l l e n t s t a b i l i t y , i t ss u s c e p t i b i l i t yw a s3 4 1 0 r oa n di t ss a t u r a t e dm a g n e t i z a t i o nw a s 2 1 9 5m t k e y w o r d s ： z n o ；f e 3 0 4 ；n a n o p a n i e l e s ；s u r f a c em o d i f i c a t i o n ；g r a f t i n gp o l y m e r i z a t i o n ； n a n o c o m p o s i t e s ；m a g n e t i c f l u i d v l w r i t t e nb yq i a nj i a n z h o n g d i r e c t e db yp r o f h o n gr u o y u 苏州大学学位论文独创性声明及使用授权声明 学位论文独创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所 取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含其他个人或集体已经发表或 撰写过的研究成果，也不含为获得苏州大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材 料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承 担本声明的法律责任。 研究生签名：鲻堇业日期：童：! ：! ：芝 学位论文使用授权声明 苏州大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、清华大学论文合作部、中国 社科院文献信息情报中心有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采 用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一 致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论 文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权苏州大学学位办办理。 研究生签名：避生 导师签名：蓬差荔 日期：蔓： ：! ：茎 日期：型丛：兰 油基磁性流体的合成及其特性的研究 第一章文献综述 第一章文献综述 纳米颗粒制各与表面改性 1 引言 早在1 9 5 9 年，著名物理学家r i c h a r df e y n m a n 在美国物理学学会年会的讲 演中首次提出了“w h a tw o u l dh a p p e ni fw ec o u l da r r a n g et h ea t o m so n eb yo l l ew e w a n tt h e m ? ”的思想，这正是对纳米科技的预言在1 9 6 2 年，日本科学家k u b o 对纳米粒子的量子尺寸效应进行了理论研究，而另一位日本教授田良二则定义纳 米粒子为用透射电镜能看到的颗粒但直到上个世纪8 0 年代，纳米材料科学才 得到迅速的发展，这与现代物理学和测试技术的发展和完善分不开的在纳米材 料的结构单元中，包含有颗粒尺寸在1 - 1 0 0 n m 间的粒子一纳米颗粒，它们大于 原子簇而小于通常的微粉，处于原子簇和宏观物体交界的过渡区域，是一种典型 的介观系统纳米颗粒所具有的“小尺寸效应”、“表面效应”、“量子尺寸效应”、 和“宏观量子隧道效应”使纳米材料在光吸收、催化、敏感特性、磁性和电性能 等方面都表现出明显不同于同类传统材料的特性，引起科学工作者的极大兴趣 纳米材料已成为人类2 1 世纪科学研究领域中的热点【l 0 7 1 纳米z n o 是近年来已发现的一种高新技术材料，在化学、光学、生物和电 学等方面具有独特优异的物理和化学性能在制造气体传感烈郇】、催化剂 6 - 8 1 、 荧光体【9 1 l o 、紫外线屏蔽材料【1 1 】、太阳能电池1 1 2 】、变阻器1 1 3 , 1 4 】、光学和电学设备 1 5 - 1 7 等方面具有广泛的应用前景，因而越来越受到人们的关注 2 纳米颗粒的制备 2 1 纳米颗粒制各方法的分类 对纳米颗粒的研究首先是侧重于制各方法的研究，随着研究的不断发展和深 入，制备方法不断出现针对目前的众多制备方法，分类方法难于统一曹茂盛 f 搏i 研将其分为物理法、化学法和物理化学法；张立德等人f 删则将其分为气相法、 液相法和高能球磨法 塑苎堕竺亟竺堕鱼壁墨墨壁丝堕婴塞 塑二兰苎整箜整 2 2 纳米z n o 制备方法的研究进展 对于纳米z n o 的制备，作者认为，根据制各过程中有无化学反应，分为化学 法、物理法和化学物理法较为合适其中化学法包含水热法1 2 1 , 2 2 、直接沉淀法 【2 3 氆】、均相沉淀法【2 6 - 2 7 、超声辐射沉淀法1 2 引、乳液或微乳液法【2 9 3 0 】、s 0 1 g e l 法【3 l 】、 固相化学反应法1 3 2 - 3 4 等；物理法主要包含球磨法f 明；化学物理法主要包含喷雾热 解法1 3 6 椰】、机械化学法【3 8 1 、r f 等离子法p 9 等 在上述制备纳米z n o 的方法中，直接沉淀法和均相沉淀法工艺较为简单，产 量高，成本低，容易工业化 3 纳米颗粒的表面改性 3 1 纳米颗粒表面改性目的 纳米颗粒表面改性，或称为纳米颗粒表面修饰，是纳米颗粒材料制各和应用 中的重要问题，也是纳米材料科学与工程领域十分重要的研究内容对纳米颗粒 表面改性的研究可以使人们更深入地认识纳米颗粒的基本物理效应，扩大纳米颗 粒的应用范围【舯】 由于纳米粉体细度细、比表面积大、表面能高、表面原子数增多、原予配位 不足及高的表面能，使得这些表面原子具有很高的活性，极不稳定，很容易形成 团聚体这种团聚体可能发生在合成阶段、干燥过程和后处理中这些团聚体形 成使得纳米颗粒不能以单一的纳米颗粒均匀分散，不能发挥其特性，对纳米粉体 的应用性能产生不利的影响此外，纳米颗粒很容易与其它原予结合，在空气中 会吸附气体并与气体发生反应，造成纳米粒子的污染因此，通过表面改性来减 少纳米颗粒的团聚和污染是十分必要的另一方面，由于材料相容性的问题，如 果不对无机纳米粉体进行改性，很难获取高性能的纳米复合材料因此，通过表 面改性来改善或增强纳米粉体与其它基体材料的相容性纳米粉体在催化、环保、 微电子、生物医药及化工等领域的应用需要特定的表面物理化学特性和功能，无 机纳米粉体这些新功能的实现也需要对纳米粉体进行表面改性 4 1 删 3 2 纳米颗粒表面改性的研究进展 2 油基磁性流体的合成及其特性的研究第一章文献综述 3 2 1 纳米粉体有机表面改性 有机表面改性是指采用有机表面改性剂对纳米粉体进行表面处理，主要目的 是解决无机纳米粉体在有机材料中的分散性和相容性等问题主要的有机表面改 性剂包括脂肪酸类、高沸点伯醇、偶联剂、高分子等 周吉高等研究了已二酸、硬脂酸对纳米氧化锆粉体的表面改性作用及其对 粉体的极性和流动性的影响徐存英1 4 5 l 等利用硬脂酸中的羧基和纳米二氧化钛表 面的羟基发生酯化反应对二氧化钛进行表面改性，改性后粉体由亲水性转变成亲 油性x u c d o n gw u l 删等研究了纳米二氧化钛表面包覆硬脂酸的机理和包覆后纳 米粒子的结构 钱晓静 4 7 1 等以对甲苯磺酸为催化剂，利用微波照射有效地将辛醇接枝到纳米 s i 0 2 表面，提高了纳米s i 0 2 的亲油疏水性m a i m 等用胺基硅烷偶联剂处理f e 3 0 4 纳米粒子，将活性基团- n i - 1 2 引入到纳米f e 5 0 4 粒子表面，从而在其表面进一步 接枝上生物大分子和药物分子等 m i nz h ir o n 一4 9 侧等先用硅烷偶联剂处理纳米舢2 0 3 粒子和纳米s i c 粒子， 然后进行自由基聚合，分别将聚苯乙烯( p s ) 、聚丙烯酰胺( p a a m ) 高分子长 链锚接到纳米a 1 2 0 3 粒子和纳米s i c 粒子表面戚栋明【5 1 】等在纳米s i 0 2 粒子表 面锚固了偶氮引发剂，进而引发甲基丙烯酸甲酯( m m a ) 聚合，制各了聚甲基 丙烯酸甲酯( p m m a ) 纳米s i 0 2 复合粒子t i m o t h y y o n w e m c 5 2 】等采用原子转 移自由基聚合的引发剂对纳米s i 0 2 粒子进行表面改性，然后将改性后的纳米s i 0 2 粒子作为微引发剂，引发m m a 进行原子转移自由基聚合，在s i 0 2 粒子表面接 枝了分子量可控的p m m a 高分子，并对其机理进行了研究 3 2 2 纳米粉体无机表面改性 无机表面改性是通过沉淀反应等方法将一些无机物质沉积到纳米颗粒的表 面，形成异质包覆层由于化学沉淀法可使纳米粉体表面形成特殊的包覆层，可 在其表面产生如光、电、磁和抗菌等新的功能 尹春霄【5 3 l 等在制备纳米z n o 的前驱物一碱式碳酸锌的过程中原位包覆 a 1 2 鸥包覆后z n o 复合粉体粒径为5 0 r i m ，包覆层厚为3 - 5 r i m 包覆后的纳米 油基磁性流体的合成及其特性的研究第一章文献综述 z n o 光催化活性明显降低，但包覆后的纳米z n o 紫外线吸收性能与未包覆的纳 米z n o 基本相同，保证了其优异的紫外线吸收性能崔爱莉【5 4 j 等从理论和实验 上研究了t i 0 2 表面包覆的机理和工艺条件，分析了t