无机纳米材料表面改性的研究进展

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1、无机纳米材料表面改性的研究进展姓名：孙震学号：9901090094班级：粉冶工程试验班0901无机纳米材料表面改性的研究进展要：团聚是纳米粉休材料中首先要解决的问题，而表面改性是有效解决此问题的一种方法。本文介绍了纳米表面改性材料的一些基本方法，并介绍了国内外改性材料的一些实例,并对表面改性的前景作出了展望。纳米粉体是指线度处于riOOnmZ间的粒子聚合体，包括金屈、金屈氧化物、非金属氧化物和其他各种各类的化合物。与普通纳米粉体相比，纳米粉体的特界结构使其具有小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应及宏观量子隧道效应，因而在催化、磁性材料、医学、生物工程、精细陶瓷、化妆品

2、等众多领域显示出广泛的应用前景，被誉为面向21世纪的高功能材料，成为各国竞相开发的热点。近年来随着粉体制备技术的发展，人们已经成功制备出各种纳米粉体，制备方法多种多样，如化学气相沉积法、等离子体法、物理气相沉积法、沉淀法、微乳液法、溶胶-凝胶法、高能球磨法等，并且许多己经实现了工业化。我国现在已能生产铁、钻、傑、镁、银、铜、铝等金属纳米粉，二氧化硅、二氧化铁、二氧化错、三氧化二铝、氧化钙、氧化锌等氧化物粉末，以及碳化硅、氮化硅等陶瓷粉末川。但制备出纳米粉体述只是第一步，最艰巨的一步是针对不同使用介质、不同使用场合的表面改性和处理。因为纳米粉体粒径小、比表面积和表面能

3、极大极易因聚而不能发挥纳米粉体的优异特性，纳米粉体团聚已经给粉体技术及相关工业领域带來了很大的麻烦，是其应用中首要解决的问题川。另外，纳米粉体与介质的不相容性导致界面出现空隙，存在相分离现象，所以必须对纳米粉体进行表而处理。1纳米粉体团聚的原因曲于纳米粒子所具冇的特殊的表面结构，所以在粒子间存在着冇别于常规粒了(颗粒)间的作用能，即纳米作用能(Fn)。定性地讲，这种纳米作用能就是纳米粒子的表而因缺少邻近配位的原子，具冇很高的活性，而使纳米粒子彼此团聚的内在属性，其物理意义应是单位比表面积纳米粒子具有的吸附力。它是纳米粒子几个方面吸附的总和：纳米粒子间氢键、静电作用产

4、生的吸附；纳米粒子间的量子隧道效应、电荷转移和界而原子的局部产生的吸附；纳米粒子巨大的比表面产牛的吸附。纳米作用能是纳米粒子易团聚的内在因素。要得到分散性好、粒径小、粒径分布窄的纳米粒子，必须削弱或减小纳米作用能。当采取适当方法对纳米粒子进行分散处理时，纳米粒子表面产生溶剂化膜作用能(Fs)、双电层静电作用能(Fr)、聚合物吸附层的空间保护作用能(Fp)等。在一定体系里，纳米粒子应是处于这几种作用能(力)的平衡状态：当Fn〉Fs+Fr+Fp时，纳米粒子易I才I聚；当Fn

5、化纳米粒子表面对分散介质的润湿性，改变其界面结构，提高溶剂化膜的强度和厚度，壇强溶剂化排斥作用；(2)增大纳米粒了表面双电层的电位绝对值，增强纳米粒了间的静电排斥作用；(3)通过高分子分散剂在纳米粒子表而的吸附，产生并强化立体保护作用。2纳米粉体的表面改性表面改性是根据需要对粉体的表面特性进行物理、化学、机械等深加工处理,控制其内应力，壇加粉体颗粒间的斥力，降低粉体颗粒间的引力,，使粉体的表面物理、化学性质，诸如品体结构、官能团表面能、表面润湿性、电性、表面吸附和反应特性等发生变化，从而赋予纳米粉体新的功能，并使物性得到改善。表面改性的目的包描阁改善或改变粉体粒子的

6、分散性。提高粉体粒子的表面活性。使粉体表面产生新的物理、化学、机械性能及新的功能。改善粒子与其他物质之间的相容性。改善纳米粉体的耐久性，如耐药、耐光、耐热、耐候性等。纳米粉体表面改性的方法很多，分类的方法也很多，其方法主要有：包覆改性法、表而化学改性法、机械化学改性法、沉积化学改性法以及新发展的微胶囊改性法等。2.1包覆法包覆改性是一种较早使用的传统改性方法，是用无机化合物或冇机化合物(水溶性或油溶性高分了化合物及脂肪酸皂等)对纳米粉体表面进行包覆，对纳米粒子的团聚起到减弱或屏蔽作用，而月•由于包覆物产生了空间位阻斥力，使粒子再I才I聚十分困难，从而达到表面改性的目

7、的。根据包覆方式的不同可分为表面活性剂法和无机包覆等1)表面活性剂法根据纳米粒了表面电荷的性质，可采用加入阳离了或阴离了表面活性剂，在其表而形成碳氧链向外仲展的包覆层。表而活性剂是一种具冇亲水亲油结构，可降低表面张力、减小表面能，并能对溶液进行乳化、润湿、成膜等功能的有机化合物。表面活性剂亲水基团对固体的吸附性、化学反应活性及其降低表面张力的特性口J以控制纳米粉体的亲水性、亲油性、表面活性，同时对纳米粉体的表面进行改性：①亲水基团与表面基团结合生成新结构，赋予纳米粉体表面新的活性;②降低纳米粒子的表而能使纳米粒子处丁•稳定状态；③表而活性剂的亲油基团在粒子表面形