有机无机纳米复合水凝胶的制备和应用

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1、有机/无机纳米复合水凝胶的制备和应用周建华，王林本，孙根行（陕西科技大学资源与环境学院，陕西西安710021）摘要纳米材料具有直径小、比表面积大以及易于实现表面功能化的优点，受到广泛的关注。将纳米尺寸的无机物颗粒分散在水凝胶中可制备有机/无机纳米复合水凝胶，与普通水凝胶相比，纳米材料复合水凝胶的机械性能、光学性能、热力学性能都有较大的提高。本文综述了TiO2、SiO2、Fe3O4等无机物作为填充剂或交联剂制备复合水凝胶的研究进展，分析了其在环保、医药等领域的应用。关键词：纳米复合水凝胶；二氧化硅；二氧化钛；四氧化三铁SynthesisandA

2、pplicationsofOrganic/InorganicNanocompositeHydrogelsZHOUJian-hua,WANGLin-ben,SUNGen-xing，(ShaanxiUniversityofScienceandTechnology，Xi’an710021,China)Abstract：Nano-materialswiththeadvantagesofsmalldiameter,largespecificsurfaceareaandeasilyrealizedsurfacefunctionalizationarewi

3、delyconcerned.Organic/inorganicnanocompositehydrogelswerepreparedwiththenano-sizedinorganicparticlesdispersedinanaqueousgel.Comparedwithordinaryhydrogel，thenanocompositehydrogelshaveagreaterimprovementinmechanicalproperties，opticalproperties，thermalproperties,etc.Thisreview

4、presentsthepreparationofnanocompositchydrogelswithnano-TiO］，nano-SiC)2，andnano-Fc3O4inorganicmaterialsasfillersorcrosslinkingagentandtheapplicationsinenvironmentalprotection，medicineandotherfieldsareanalyzed.Keywords：Nanocomposite;hydrogel;silica水凝胶是一类在空间上具有三维网状结构，在水屮能够溶胀并保

5、持大量水分而又不能溶解的交联聚合物［1"3］。因其具有良好的吸水、保水及良好的生物相容性等特性，被广泛应用于工业、农业、医药和生物工程材料等领域［4］。传统的聚合物水凝胶存在光学透明性差、吸水脱水速率低、强度低、脆性大等问题，在应用上受到极大限制。近年来，水凝胶在纳米材料改性方面的研究愈来愈多。纳米材料独特的尺十和界而效应，使其在电子、机械、生物等领域展现出巨大的潜力，受到人们的极大关注［5］。通titaniumdioxide;ferroferricoxide过向轻微化学交联的水凝胶屮引入无机纳米材料Aioi,如Tio2>SiO2、Fe3O4

6、等，制备的有机/无机纳米复合水凝胶不仅保持了纳米材料自身的功能性质，而且还将纳米TiO2、SiO2、Fe3O4等材料的刚性、尺寸和热稳定性与水凝胶的软湿性能相融合，从而明显改善水凝胶的机械性能、热稳定性［8L因此，有机/无机纳米复合水凝胶是一种极具发展前景的新材料。本文介绍了纳米TiO2、纳米SiO2、纳米Fe3O4等无机纳米材料改性水凝胶的制备，以及其在环保、医药等领域的应川。1有机/无机纳米复合水凝胶的制备目前，纳米TiO2、纳米SiO2、纳米Fe3O4等无机纳米材料改性水凝胶的制备方法主要有共混法［11］和原位聚合法112］等。共浞法是

7、将无机纳米粒子与聚合物按照不同的工艺进行复合，是目前制备聚合物纳米复合水凝胶最简单的一种方法。该方法的优点为纳米粒子制备与聚合物的制备分开进行，可有效控制纳米粒子的形态和尺寸；缺点是共混时纳米粒子易发生团聚，不易分散，需对无机粒子进行表面处理。原位聚合法是通过先将无机纳米粒子分散在聚合物单体中并聚合形成复合粒子的方法。该种方法由于单体分子小、粘度低,且容易使表而改性后的无机纳米粒子均匀分散在复合水凝胶中，使纳米粒子充分发挥其纳米效应。另外，原位聚合法可避免热加工过程中产生的聚合物降解，有利于保持凝胶性能的稳定。1.1纳米1102©合水凝胶的制

8、备纳米TiO2具有高的催化活性和光化学稳定性，且无毒，价格低廉，是一种常用的光催化材料［13’14］。将纳米TiO2固定于具有多孔结构的水凝胶内不仅能发挥纳米TiO