纳米材料表面修饰

1、纳米材料表面修饰 North University of China 庾明茂 刘天硕 李林洪 目录 CONTENTS 基本定义 研究意义 修饰方法 应用实例 前景展望 基本定义 纳米材料定义纳米材料定义：指结构单元的尺寸介于指结构单元的尺寸介于1nm1nm100nm100nm范范 围之间的材料的总称。围之间的材料的总称。 纳米粉末 纳米粉末 纳米纤维 纳米纤维 纳米膜 纳米膜 纳米块体纳米块体 纳米材料基本定义 纳米材料的表面修饰：纳米材料的表面修饰：指用物理方法、化学方法改变纳米 微粒 表面的结构结构和状态状态，实现人们对纳米微粒表面的控制 表面物理修饰表面物理修饰 表面化学修饰表面化学修饰

2、 表面修饰基本定义 目录 CONTENTS 基本定义 研究意义 修饰方法 应用实例 前景展望 研究意义 ONE TWO THREE 改善或改变纳米改善或改变纳米 粒子的分散性粒子的分散性 增大比表面积，增大比表面积， 提高微粒表面活提高微粒表面活 性性 使微粒表面产生使微粒表面产生 新的物理、化学、新的物理、化学、 以及机械性能以及机械性能 （一）（三） （二） 表面的修饰目的表面的修饰目的: 表面修饰研究意义 目录 CONTENTS 基本定义 研究意义 修饰方法 应用实例 前景展望 修饰方法 表面吸附法表面吸附法 表面沉积法表面沉积法 高能量修饰法高能量修饰法 酯化反应法酯化反应法 表面接枝

3、改性法表面接枝改性法 偶联剂法偶联剂法 物理修饰物理修饰 化学修饰化学修饰 表面修饰常用方法 表面修饰常用方法 表面吸附法表面吸附法 即通过范德华力将异质材料 （一般是表面活性剂）吸附在纳 米粒子表面。 形成的分子膜可阻碍分子发生 团聚，降低表面张力，利于颗粒 在体系中均匀分散。有时还可起 到空间位阻作用。 表面修饰常用方法 SiO2 SiO2吸附硬脂酸钠 Cr2O3 十二烷基苯磺酸钠修饰Cr2O3 Mg(OH)2 Mg(OH)2表面吸附油酸钠 表面沉积法表面沉积法 表面修饰常用方法 即将一种物质沉积到纳米粒子表面， 形成与颗粒表面无化学结合的异质 包覆层。 钌负载到铂表面时，形成了一种凹坑结

4、构，铂活性 位点激发甲氧基物种，然后此物种迁移到钌活性位 点附近，与钌表面的活性氧物种发生反应，生成水， 二氧化碳迅速释放。 这种反应路径不经过CO氧化过程，因此反应发生电 位比纯铂催化剂低很多，催化活性大幅提高。 表面修饰常用方法 高能量修饰法高能量修饰法 利用高能物理手段对粒子进行表面 改性。 合成Pt与过度金属合金纳米管材料时可以使用静电沉积在Pt表面生成纳米管 电晕电晕 紫外线紫外线 等离子等离子 束束 表面修饰常用方法 酯化反应法酯化反应法 酯化试剂与纳米粒子表面原子反应，原来亲水疏油的表面 变成亲油疏水的表面，使用于表面为弱酸性或中性的纳米 粒子。 表面修饰常用方法 表面接枝改性法

5、表面接枝改性法 是纳米粒子表面原子与修饰剂分子（大分子链） 发生化学反应，改变其表面结构和状态的方法。 表面修饰常用方法 偶联剂法偶联剂法 偶联剂一般具备两种 基团，一种能与无机 纳米粒子表面进行化 学反应，另一种能与 有机物反应或相容。 偶联剂是一类用于改 变无机材料与合成树 脂的有机材料相容性 及界面性能的添加剂。 硅烷偶联剂结构通式硅烷偶联剂结构通式 Y(CHY(CH2 2)nSiX)nSiX3 3 目录 CONTENTS 基本定义 研究意义 修饰方法 应用实例 前景展望 应用实例 偶联剂烷氧集团的水解 1 获得多羟基活性集团 合成SiO2纳米材料的 功能化部分 硅羟基与SiO2表面的羟

6、基 缩合成硅氧键 2 表面修饰应用实例 -Si-O-Si-O-Si-O-Si-O-Si-O-Si- O-Si- OHOOHOH SiO2纳米材料的结构式 偶联剂与SiO2纳米材料的修饰反应 表面修饰应用实例 目录 CONTENTS 基本定义 研究意义 修饰方法 应用实例 前景展望 前景展望 选题义 分析方法 主要内容 （2） 纳米纳米 阻燃剂阻燃剂 （3）纳米塑 料（1）纳米材料的 莲花效应 其他应用 发展前景 纳米研究目前还有许多基础研究在进行中,在纳 米尺度上还有大量原理性问题尚待研究,纳米科 技现在的发展水平大概相当于计算机技术在20 世纪50年代的发展水平,人类最终进入纳米时代 还需要30到50年的时间,50年后纳米科技有可能 像今天计算机技术 表面修饰前景展望 参考文献 【1】无机纳米材料的表面修饰改性与物性研究 薛茹君，吴玉程 著 合肥工业大学出版社 , 2009.10 【2】纳