第十章 有机聚合物-无机纳米复合材料
纳米科学技术与聚合物／无机纳米复合材料
体 系 或 者 纳 米 尺 度 的 图 案 材 料 ， 的 基 本 内涵 是 有 纳 它
米 颗 粒 以 及 由 它 们 组 成 的 纳 主 丝 、 为 基 本 单 元 在 一 管 维 、 维 和 三 维 空 间组 装 排 列 成 具 有 纳 米 结 构 的体 系 ， 二
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纳 米 是 尺 寸 的 量 度 ， 处 于 以原 子 、 子 为 代 表 的 是 分 微 观世 界 和 以人 类 活 动 空 间 为 代 表 的 宏 观 世 界 的 中间 地 带 ， 物 理 学 、 学 、 料 科 学 、 命 科 学 以及 信 息科 是 化 材 生 学 发展 的新 领 地 。 纳 米 科 学 技 术 的 发 展 使 人 们 可 以在
维普资讯
塑料 加工
２０ ０ ２年 第 ３ ７卷 第 ５期
纳 米 科 学 技 术 与 聚 合 物／ 机 纳 米 复 合 材 料 。 无
李 帅 卢 晓 生 王锡 臣
（ 京 工 商 大 学 高分 子 材 料 与 工 程 系 ） 北
陈 燕
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纳 米 材 料 为 凝 聚 态 物 理 提 出 许 多 新 的 课 题 ， 于 由
纳 米 材 料 尺 寸 小 ， 与 电 子 的 德 布 洛 依 波 长 、 导 相 干 可 超
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兴趣 。
材 料 时 可 大 幅 度 地 改 变 原 有 材 料 的 宏 观 性 能 。 由 于纳 米 材 料 以 特殊 的 技 术 应 用 于 传 统 材 料 时 可 大 幅 度 地 改 变 原 有 材 料 的 宏 观 性 能 。 由 于纳 米 材 料 的 独 特 性 质 及 其 广 阔 的应 用 前 景 ， 之 成 为 材 料 科 学 领 域 研 究 的 热 使
有机无机纳米复合材料的合成及性能表征
有机无机纳米复合材料的合成及性能表征纳米材料的出现和应用，是人类材料科学领域的一次伟大革命。
其中有机无机纳米复合材料因其优异的性能备受关注。
本文将介绍有机无机纳米复合材料的合成方法及其性能表征。
一、有机无机纳米复合材料的合成方法1. 溶胶-凝胶法溶胶凝胶法是合成无机有机纳米复合材料最重要的方法之一。
这种方法利用无机某些物质，例如硅酸三乙酯、钛酸酯等，在溶剂中制备出乳状溶胶，然后通过退火、焙烧等处理方式，最终获得相关纳米复合材料。
溶胶凝胶方法具有操作简便、成本低廉、制备周期短等优点。
2. 真空旋转涂布法真空旋转涂布法（VAC method）是复合材料制备的一种快速、简单、成本低廉的方法。
该方法利用真空吸附技术将有机材料温度控制在50~200℃，然后通过旋转混合的方式制备出有机无机复合薄膜。
VAC方法对于制备微纳米薄膜有很好的应用价值。
3. 热解法热解法是一种高温方式制备无机有机纳米复合材料。
通常采用两步加工，首先在常温下将有机物质与无机物质在某些溶剂中混合，形成溶胶。
然后在高温条件下热解，得到有机无机复合材料。
这种方法制备出的纳米复合材料晶体纯度高，晶粒大小均匀，但需要较高的制备技术。
4. 电沉积法电沉积法基于电化学原理设计的一种制备纳米复合材料的方法。
在外加电场作用下，金属离子在电极表面还原，同时有机分子在电场下定向积聚形成有机无机复合材料。
电沉积法可以制备出非常规形态的有机无机纳米复合材料，并且具有高度的可控性。
二、有机无机纳米复合材料的性能表征1. 感光性能如何增强复合材料的感光性能是当前研究的热点之一。
有机无机纳米复合材料具有较高的紫外吸收能力，同时对于光子的感应性能也比较高，还可以通过分子工程等方法进行增强。
这种材料可以被用作开关、存储、感测器等领域。
2. 光催化性能有机无机纳米复合材料的催化性能也受到了广泛的研究。
复合材料的光催化性能主要由金属氧化物、活性小分子、有机分子等组成，其中的能带结构和光吸收特性会影响催化反应。
有机-无机复合纳米材料的制备及性能研究
有机-无机复合纳米材料的制备及性能研究有机-无机复合纳米材料是一类具有有机和无机成分的材料，通常通过将有机物与无机物相结合得到。
这种复合材料既结合了有机物的可溶性和柔韧性，又具备了无机物的稳定性和硬度，具有广泛的应用潜力。
本文将介绍有机-无机复合纳米材料的制备方法以及其性能研究进展。
一、有机-无机复合纳米材料的制备方法1. 溶胶-凝胶方法：该方法首先将无机前驱体与有机物溶解在适当的溶剂中，形成溶胶。
然后通过加热、蒸发或加入催化剂等控制条件，使溶胶逐渐转变为凝胶。
最后通过煅烧或超临界萃取等方法得到有机-无机复合纳米材料。
2. 界面修饰方法：该方法基于有机物和无机物之间的界面相互作用。
首先，选择一种适当的有机物和无机物，并控制它们在界面上的相互作用。
然后，通过剥离、溶解或干燥等过程，使有机物和无机物相互结合形成复合纳米材料。
3. 化学共沉淀法：该方法是将无机盐和有机物在化学反应体系中共同沉淀。
首先将无机盐和有机物溶解在适当的溶剂中，然后通过加入沉淀剂、调节pH值等条件，使无机盐和有机物共同沉淀形成复合纳米材料。
二、有机-无机复合纳米材料的性能研究1. 结构性能：有机-无机复合纳米材料的结构性能主要涉及两个方面，即有机物与无机物之间的界面特性和纳米结构的形貌。
通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等表征技术，可以观察到有机物和无机物之间的交界面，分析其界面结合的程度。
此外，还可以利用X射线衍射分析（XRD）等方法，研究纳米结构的晶体结构和晶格参数。
2. 可溶性：有机-无机复合纳米材料通常表现出较好的可溶性，这是由于有机物的溶解性能以及其与无机物的相互作用所致。
通过紫外-可见分光光度计（UV-Vis）、荧光光谱仪等技术，可以研究有机物的吸收光谱和发射光谱，进一步分析有机-无机复合纳米材料的溶解行为和光学性质。
3. 热稳定性：有机物在高温下易分解，而无机物通常具有较好的热稳定性。
通过热重分析仪（TGA）等测试手段，可以研究有机-无机复合纳米材料的热分解温度和热分解残渣等性能，评价其热稳定性。
有机—无机纳米复合材料
目录中文摘要 (1)英文摘要 (1)一、引言 (2)二、制备方法 (2)（一）插层复合法 (2)（二）辐射合成法 (3)（三）纳米粒子直接分散法 (3)（四）原位分散聚合复合法 (4)（五）超临界流体注入法 (5)（六）LB膜技术 (5)（七）MD膜技术 (6)（八）溶胶—凝胶法 (6)三、分类 (9)（一）无机纳米微粒的表面有机物修饰 (9)（二）有机无机互为填充 (10)（三）超晶格有机-无机纳米复合物 (11)四、表征方法 (13)五、研究展望 (13)参考文献 (14)有机—无机纳米复合材料摘要：有机—无机纳米复合材料是集无机有机及纳米粒子的诸多特性于一身的具有许多特异性质的新材料，吸引着众多的研究者。
在本文中，简要的介绍了有机无机纳米复合物的概念、制备方法、分类、表征方法以及研究展望。
关键词：有机无机纳米复合材料；制备方法；分类；表征；展望；中图分类号：T B3Organic and inorganic nanocompositesAbstract:Organic - inorganic nanocomposites is an organic and inorganic nano-particles in one of the many features of the specific nature of many new materials, has attracted a large number of researchers. In this article, a brief introduction of the organic-inorganic nanocomposites concept, preparation, classification, characterization, and research prospects.Keywords: Organic and inorganic nanocomposites, preparation methods, classification, characterization, outlook一、引言有机—无机纳米复合材料是指有机和无机材料在纳米量级上的复合，包括在有机基质中分散无机纳米微粒和在无机纳米材料中添加纳米级的有机物。
有机无机纳米复合材料概述.doc
有机无机纳米复合材料概述本科毕业论文题目有机/无机纳米磁性复合物的概述学院化学与化工学院班级08级化学3班姓名吴桐指导教师沈腊珍职称副教授完成日期2012 年06 月05 日有机/无机纳米磁性复合物的概述摘要本文主要介绍了几种有机/无机纳米磁性复合物的制备、应用机理、应用优点，并且总结了几种典型的纳米磁性复合物的性能改善。
同时，概括了有机/无机纳米磁性物在应用上的研究及其未来的发展前景，重点介绍了有机/无机纳米磁性物在抗癌药物、电磁和其它方面的应用。
其中包括两种纳米磁性复合抗癌药物、导电聚合物/无机纳米磁性复合材料以及由其他几种不特定的有机与无机纳米磁性粒子组合后形成的复合材料，分别介绍了它们的制备、机理及在生活其它方面的一些应用前景。
关键词抗癌药物；导电材料；有机物；纳米磁性复合物；无机粒子目录0.前言1 1 抗癌药/无机纳米磁性复合物1 1.1引言1 1.2抗癌有机物1 1.2.1顺铂1 1.2.2 紫杉醇2 1.3 抗癌有机物的纳米磁性复合药物2 1.3.1 顺铂的纳米磁性复合药物2 1.3.2 紫杉醇的纳米磁性复合药物2 1.4 有机/无机纳米磁性复合粒子在抗癌医药方面的前景 3 2 导电聚合物/无机纳米磁性复合材料3 2.1引言3 2.2 聚吡咯3 2.2.1. 基础知识4 2.2.2. 导电机理4 2.2.3. 合成4 2.3 聚吡咯/无机纳米磁性复合材料4 3 其它有机物/无机纳米磁性复合物7 3.1引言7 3.2 催化应用7 3.3 分离应用7 3.4 气体传感材料8 4 结论8 参考文献9 致谢12 0 前言本文简单概述了几种有机/无机纳米磁性复合物的制备与应用，大致将它们分为三类，分别为抗癌药/无机纳米磁性复合药物，聚吡咯/无机纳米磁性复合材料，其它有机物/无机纳米磁性复合物。
它们分别应用于靶向抗癌，电磁材料，以及其它方面。
本文重点从以上三个角度展开讨论，分别概述了它们三种复合物的制备，运用机理，应用等。
有机无机纳米复合材料概述.doc
有机无机纳米复合材料概述本科毕业论文题目有机/无机纳米磁性复合物的概述学院化学与化工学院班级08级化学3班姓名吴桐指导教师沈腊珍职称副教授完成日期2012 年06 月05 日有机/无机纳米磁性复合物的概述摘要本文主要介绍了几种有机/无机纳米磁性复合物的制备、应用机理、应用优点，并且总结了几种典型的纳米磁性复合物的性能改善。
同时，概括了有机/无机纳米磁性物在应用上的研究及其未来的发展前景，重点介绍了有机/无机纳米磁性物在抗癌药物、电磁和其它方面的应用。
其中包括两种纳米磁性复合抗癌药物、导电聚合物/无机纳米磁性复合材料以及由其他几种不特定的有机与无机纳米磁性粒子组合后形成的复合材料，分别介绍了它们的制备、机理及在生活其它方面的一些应用前景。
关键词抗癌药物；导电材料；有机物；纳米磁性复合物；无机粒子目录0.前言1 1 抗癌药/无机纳米磁性复合物1 1.1引言1 1.2抗癌有机物1 1.2.1顺铂1 1.2.2 紫杉醇2 1.3 抗癌有机物的纳米磁性复合药物2 1.3.1 顺铂的纳米磁性复合药物2 1.3.2 紫杉醇的纳米磁性复合药物2 1.4 有机/无机纳米磁性复合粒子在抗癌医药方面的前景 3 2 导电聚合物/无机纳米磁性复合材料3 2.1引言3 2.2 聚吡咯3 2.2.1. 基础知识4 2.2.2. 导电机理4 2.2.3. 合成4 2.3 聚吡咯/无机纳米磁性复合材料4 3 其它有机物/无机纳米磁性复合物7 3.1引言7 3.2 催化应用7 3.3 分离应用7 3.4 气体传感材料8 4 结论8 参考文献9 致谢12 0 前言本文简单概述了几种有机/无机纳米磁性复合物的制备与应用，大致将它们分为三类，分别为抗癌药/无机纳米磁性复合药物，聚吡咯/无机纳米磁性复合材料，其它有机物/无机纳米磁性复合物。
它们分别应用于靶向抗癌，电磁材料，以及其它方面。
本文重点从以上三个角度展开讨论，分别概述了它们三种复合物的制备，运用机理，应用等。
有机无机纳米复合材料制备方法
有机/无机纳米复合材料的制备方法马允*, 许广胜（淮南联合大学化工系安徽淮南232038）摘要: 有机/无机纳米复合材料以其优异的性能受到人们广泛的关注。
本文介绍了几种重要的制备方法，特别是插层复合法、溶胶－凝胶法。
关键词: 有机/无机；纳米复合材料；制备方法Methods for preparation of Organic/ Inorganic NanocompositesMA Yun(Department of Chemical Engineering, Huainan Union University, Huainan 232038，China)Abstract: Organic/ inorganic nanocomposites have attracted more and more attention because of excellent properties.In this paper, some important Methods for preparation of Organic/ Inorganic Nanocomposites are introduced, especially intercalated hybrid method and sol-gel method.Key Words: organic/ inorganic, nanocomposite, preparation1 前言纳米复合材料是指一种或多种组分的纳米量级的微粒复合于基质中构成的复合材料。
由于纳米材料具有极大的比表面，因此与宏观大尺寸颗粒相比具有一系列独特的“表面效应”、“体积效应”和“量子效应”等，使其表现出许多新异的特性，并向高性能化、高功能化、复合化方向发展[1]。
纳米复合材料中如果其中一相为有机聚合物, 另一相为无机相, 则称为有机-无机纳米复合材料。
这种复合材料与常规的聚合物/无机填料复合体系不同，不是有机相与无机相的简单混合, 而是两相在纳米尺寸范围内复合而成的。
聚合物无机纳米复合材料
聚合物无机纳米复合材料在制备聚合物无机纳米复合材料时，主要有两种方法。
一种是通过物理方法将无机纳米颗粒分散到聚合物基质中，形成无机纳米颗粒的填料型聚合物复合材料。
另一种是通过化学方法将无机纳米颗粒与聚合物分子进行化学反应，形成无机纳米颗粒的表面修饰型聚合物复合材料。
无论是填料型还是表面修饰型的聚合物无机纳米复合材料，都可以优化材料的性能。
首先，无机纳米颗粒可以增加聚合物的强度和硬度，使其具有更好的力学性能。
其次，由于无机纳米颗粒具有较大的比表面积，可以提高聚合物的导热性能，使其更适用于导热材料的应用领域。
此外，无机纳米颗粒还可以增加聚合物的阻燃性能，提高材料的耐热性和耐腐蚀性。
聚合物无机纳米复合材料在领域中有着广泛的应用。
首先，在电子行业中，聚合物无机纳米复合材料可以作为制备电子器件中的绝缘层材料、导热材料和阻燃材料；其次，在制备功能薄膜方面，聚合物无机纳米复合材料也有很大的应用潜力，例如制备气体分离膜、防雾膜和反射膜等。
此外，聚合物无机纳米复合材料还可以应用于航空航天领域中的轻质结构材料、高温耐热材料以及防腐蚀材料等。
然而，聚合物无机纳米复合材料仍然面临一些挑战。
首先，无机纳米颗粒的分散性是一个重要的问题，需要采取合适的方法来增加无机纳米颗粒与聚合物之间的相互作用力，以达到较好的分散效果。
其次，无机纳米颗粒的添加量也需要控制，过多会影响材料的机械性能，过少则无法发挥其优势。
此外，对于填料型聚合物无机纳米复合材料来说，如何提高填料与基质之间的界面结合强度也是一个需要解决的问题。
总之，聚合物无机纳米复合材料是一种具有广泛应用潜力的新型材料。
随着材料科学的不断发展和研究的深入，相信聚合物无机纳米复合材料将会有更多的应用领域和更好的性能。
聚合物纳米复合材料
聚合物纳米复合材料聚合物纳米复合材料的制备方法主要有两种：一种是通过溶液法将纳米颗粒均匀分散在聚合物溶液中，然后进行固化；另一种是通过热压或挤出工艺将纳米颗粒和聚合物混合，然后进行热处理。
这两种方法都可以得到均匀分散的纳米颗粒在高分子聚合物基体中形成的复合材料。
在制备聚合物纳米复合材料时，选择合适的纳米颗粒非常重要。
常见的纳米颗粒有纳米二氧化硅、纳米氧化锌、纳米碳纤维等。
这些纳米颗粒具有较小的尺寸和较大的比表面积，能够增加复合材料的界面积，从而提高材料的力学性能、导电性能、热稳定性等。
聚合物纳米复合材料在各个领域有着广泛的应用。
在电子领域，纳米碳管等纳米材料可以用于制造导电性能优异的聚合物纳米复合材料，用于制造电子元器件和柔性电子产品。
在能源领域，纳米材料可以用于制造高效能量储存装置，如锂离子电池、超级电容器等。
在医疗领域，聚合物纳米复合材料可以用于制备生物可降解的支架，用于修复和再生组织。
此外，聚合物纳米复合材料还可以用于制备高强度、轻质的结构材料，如航天器、汽车等。
聚合物纳米复合材料的研究和应用还面临着一些挑战。
首先，纳米颗粒的添加对于复合材料的制备工艺和加工性能有一定的要求，需要进行优化和改进。
其次，纳米颗粒的分散均匀性对复合材料的性能和稳定性有很大影响，如何实现高效均匀的分散仍然是一个难题。
此外，纳米颗粒的种类和添加量也需要根据具体的应用需求进行调整。
总之，聚合物纳米复合材料具有很大的应用潜力，可以通过添加纳米颗粒来改善和增强复合材料的性能。
随着纳米技术的不断发展和进步，聚合物纳米复合材料将在各个领域发挥重要的作用，并带来更多的创新和应用机会。
无机纳米复合材料的制备及性能研究
无机纳米复合材料的制备及性能研究引言随着科学技术的不断进步，无机纳米复合材料在各个领域都得到了广泛的应用和研究。
无机纳米复合材料具备独特的物理、化学和力学性能，以及广泛的潜在应用价值。
本文将对无机纳米复合材料的制备方法和性能研究进行综述。
一、无机纳米复合材料制备方法1. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种常用的无机纳米复合材料制备方法。
该方法可以通过控制溶胶的成分、浓度和处理条件，合成出具有特定形状和尺寸的无机纳米复合材料。
此外，利用溶胶-凝胶方法还可以制备具有特殊形态结构的无机纳米复合材料，如纳米管、纳米棒等。
2. 化学沉积法化学沉积法是一种通过控制反应条件，在溶液中通过化学反应形成沉淀物从而制备无机纳米复合材料的方法。
这种方法具有简单、可控和可扩展性好的特点。
通过调整沉积溶液的成分和pH值，可以控制无机纳米复合材料的形貌和尺寸。
3. 气相沉积法气相沉积法是一种通过在气相中控制反应条件，直接在衬底上制备无机纳米复合材料的方法。
常用的气相沉积方法包括化学气相沉积法、物理气相沉积法和分子束外延法。
气相沉积法能够制备大面积、高质量的无机纳米复合材料，广泛应用于纳电子学、光电子学和生物医学等领域。
二、无机纳米复合材料的性能研究1. 光学性能无机纳米复合材料具有多样的光学性能，如吸收光谱、荧光性能和非线性光学特性。
对这些光学性能进行研究，可以帮助我们了解和优化无机纳米复合材料的光学性能。
2. 电学性能无机纳米复合材料的电学性能在能源领域有着重要的应用。
研究无机纳米复合材料的导电性、电子迁移率和电容性能等，可以优化材料的电学性能，提高电池、传感器和电子器件的性能。
3. 磁学性能无机纳米复合材料中的磁性纳米颗粒对于磁学性能的研究具有重要意义。
研究无机纳米复合材料的磁滞回线、磁化强度和磁导率等，可以帮助我们理解其磁学行为和磁性机制，为磁性材料的设计和应用提供理论基础。
4. 力学性能无机纳米复合材料的力学性能研究对于材料的应用和加工具有重要意义。
聚合物基纳米无机物复合材料
聚合物基纳米无机物复合材料聚合物基纳米无机物复合材料聚合物/纳米无机物复合材料摘要：尺寸小于100nm的固体颗粒称为纳米粒子，本文介绍了纳米粒子的特性以及制备方法，论述了SiO2/PP纳米复合材料、蒙脱土/PP纳米复合材料、硅钛复合氧化物/PP纳米复合材料以及聚合物基米复合材料的制备和纳米塑料。
关键词：纳米粒子；聚合物基纳米复合材料；纳米塑料一般把尺寸小于100nm的固体颗粒称为纳米粒子。
纳米粒子按成分分有金属、非金属，包括无机物和有机高分子等；按相结构分有单相、多相；根据原子排列的对称性和有序程度，有晶态、非晶态、准晶态。
纳米粒子的形状及其表面形貌也多种多样。
由于尺寸小，比表面积大，位于表面上的原子占相当大的比例。
因此一方面表现为具有壳层结构，其表面结构不同于内部完整的结构（包括键态、电子态、配位数等）；另一方面其体相结构也受到尺寸制约，而不同于常规材料的结构，且其结构还与制备方法有关。
由于材料的结合力性质与原子间距有关，而纳米粒子内部的原子间距与相应的常规材料不同，其结合力性质也相应地发生变化，表现出尺寸依赖性[1]。
1.纳米粒子的特性纳米粒子具有表面效应、体积效应、宏观量子隧道效应。
（1）表面效应通常以表面积与体积之比值称为比表面积，颗粒尺寸越小，比表面积越大。
比表面积（Sw）与粒子平均粒径（D）的关系为：（2）体积效应体积效应又称小尺寸效应。
当纳米粒子的尺寸与传导电子的德布罗意波长以及超导态的相干波长等物理尺寸相当或更小时，其周期性的边界条件将被破坏，光吸收、电磁、化学活性、催化等性质和普通材料相比发生很大变化。
这就是纳米粒子的体积效应。
（3）宏观量子隧道效应微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。
纳米粒子的磁化强度等也具有隧道效应，它们可以穿越宏观系统的势垒而产生变化，这被称为纳米粒子的宏观量子隧道效应[2]。
2.纳米材料的制备方法纳米材料制备方法目前已有很多，主要制备方法有以下几种: （1）化学气相沉积（CVD）法这是目前最有效的途径之一，它以气体为原料，先在气相中通过化学反应形成物质的基本离子，再经成核、生长阶段合成粒子、晶体、薄膜等，广用于金属、陶瓷无机物、高分子等。
聚合物基无机纳米复合材料的制备方法──Ⅱ直接分散法和同时形成法
作者简介:生瑜(1966年—),男,江苏泰兴人,福建师范大学高分子研究所副研究员,现在华东理工大学材料工程学院攻读博士学位。
主要研究方向:烷氧金属有机高分子、阻燃高分子材料、纳米复合材料。
聚合物基无机纳米复合材料的制备方法Ⅱ1直接分散法和同时形成法生 瑜1,2,朱德钦2,陈建定1(11华东理工大学材料工程学院,教育部超细材料制备与应用重点实验室,上海 200237 21福建师范大学高分子研究所,福州 350007) 摘要:聚合物基无机纳米复合材料制备的关键问题是无机纳米粒子在聚合物基体中保持其纳米尺度的分散,本文主要讨论直接分散法、同时形成法制备聚合物基无机纳米复合材料的基本原理和技术要点。
关键词:纳米复合材料;有机2无机复合;直接分散法;同时形成法在前文[1]中总结了聚合物基无机纳米复合材料的复合形式和制备方法,并对原位生成法的原理和方法作了详细介绍,在本篇中将对直接分散法和同时形成法制备聚合物基无机纳米复合材料的原理和方法进行讨论。
1 直接分散法所谓直接分散法是指先通过一定的方法制得纳米颗粒,然后将纳米颗粒与聚合物组分(单体或聚合物)通过适当方法制得聚合物基无机纳米复合材料。
这种方法是制备聚合物基无机纳米复合材料的方法中适用面最广的一种,大多数纳米颗粒都可以通过此方法制备成相应的聚合物基纳米复合材料,其基本流程如下。
111 纳米粒子的制备方法简介直接分散法是先制备纳米颗粒,然后再制得其聚合物基纳米复合材料。
因此有必要对纳米颗粒的制备方法作一简单介绍。
纳米粒子的制造是纳米材料学研究中的一项重要内容,它涉及材料、物理、化学、化学工程等多门学科,是一门边缘科学技术。
常用的制备方法[2]有气相法、液相法,亦有直接使用高能机械球磨直接粉碎的固相法。
气相法主要有低压气体中蒸发法(气体冷凝法)、活性氢2熔融金属反应、溅射法、流动液面真空蒸镀法、通电加热蒸发法、混合等离子法、激光诱导化学气相沉积(LIC VD )、化学蒸发冷凝法(C VC )、爆炸丝法。
有机一无机纳米复合材料的制备、性能及应用
有机一无机纳米复合材料的制备、性能及应用引言纳米复合材料是一类新型复合材料,它是指1种或多种组分以纳米量级的微粒即接近分子水平的微粒复合于基质中所构成的一种复合材料。
纳米复合材料因其分散相尺寸介于宏观与微观之间的过渡区域，将给材料的物理和化学性质带来特殊的变化，正日益受到关注。
纳米材料被誉为“21世纪最有前途的材料”，该类材料研究的种类已经涉及到无机物、有机物和非晶态材料等。
有机-=无机纳米复合材料因其综合了有机物和无机物各自的优点，并且可以在力学、热学、光学、电磁学和生物学等方面赋予材料许多优异的性能，正在成为材料科学研究的热点之一。
目前，国内外在这方面的研究成果正不断见诸报道。
本文拟对有机一无机纳米复合材料的制备、性能及应用作一个综述。
有机一无机纳米复合技术最先制得的纳米复合材料是无机纳米复合材料，如金属、非金属、陶瓷和石英玻璃等。
目前，纳米复合材料研究的种类已涉及到有机物和非晶态材料等。
各国首先着重于纳米复合材料制备方法的研究，特别是薄膜制备法的研究。
纳米复合方法常用的有3种：溶胶一凝胶法、嵌入法和纳米微粒填充法。
其中溶胶一凝胶法较早用于制备有机一无机分子杂化材料或纳米复合材料；嵌入法在分子材料领域表现出很好的前景，特别是将不同的性能综合到单一的材料中去。
把具有有机／无机纳米复合材料的性能和特点的纳米颗粒材料添加到其他材料中，可以根据不同的需要选择适当的材料和添加量达到材料改性的目的，因为复合材料中增强体的尺寸降到纳米数量级会给复合材料引入新的材料性能。
首先，纳米颗粒本身具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面界面效应和宏观量子隧道效应等特殊的材料特性，这会给复合材料带来光、电、热、力学等方面的奇异特性；其次，纳米颗粒增强复合材料所具有的特殊结构，如高浓度界面、特殊界面结构、巨大的表面能等等必然会大大影响复合材料的宏观性能。
由无机纳米材料与有机聚合物复合而成的有机／无机纳米复合材料具有无机材料、无机纳米材料、有机聚合物材料、无机填料增强聚合物复合材料、碳纤维增强聚合物复合材料等所不具备的一些性能。
UV光聚合制备有机-无机纳米复合材料的开题报告
UV光聚合制备有机-无机纳米复合材料的开题报告
一、研究背景和意义
有机-无机纳米复合材料是将有机聚合物与无机材料结合而成的一种新型材料，其具有高度组织结构和高表面积的特点，也有着广泛的应用前景，如在光电子学、生物医学和环境保护等领域中的应用。
UV光聚合技术由于其高效、快速、便捷、环保等特点，越来越多地被应用于有机聚合物的制备。
与传统的热聚合法相比，UV光聚合技术有助于涉及高分子合成中的反应速率、选择性和纯度等方面的控制。
因此，本人计划运用UV光聚合技术，研究制备有机-无机纳米复合材料，并探究该技术在材料制备中的应用前景。
二、研究内容和方法
1.研究内容
本研究旨在通过采用UV光聚合制备有机-无机纳米复合材料，并对其理化性质和组织结构进行表征和分析，同时探究UV光聚合技术在材料制备中的应用前景。
2.研究方法
（1）材料制备：通过UV光聚合在有机聚合物中掺入无机材料，制备有机-无机纳米复合材料。
（2）表征和分析：运用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）等技术对样品进行物理性质和组织结构表征及分析。
（3）应用前景研究：探究UV光聚合技术在材料制备中的应用前景，特别是其在有机-无机纳米复合材料制备中的应用。
三、计划进度和预期目标
1.计划进度
（1）文献调研：3周
（2）材料制备：2个月
（3）物理性质和组织结构表征及分析：1个月
（4）应用前景研究：2周
（5）论文写作：2个月
2.预期目标
（1）成功制备出有机-无机纳米复合材料
（2）探究UV光聚合技术在材料制备中的应用前景（3）发表高质量学术论文，达到毕业要求。
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10.3.1 氧化石墨的形成、结构 及其热分解过程的研究
(1) GO的制备 (2) GO的形成及结构研究 (3) GO的热分解的TGA/XPS研究
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(1) GO的制备
NG12 NG24 EG12 EG24
10
20
30
2Theta[deg.]
Fig. 3-1 XRD patterns of oxides prepared from natural graphite (NG) and expandable graphite (EG) after 12 and 24 hours, respectively
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(1) GO的制备
采用可膨胀石墨为起始材料，成功 制备了氧化石墨，与天然石墨相比，在 相同反应条件下，产物的氧化程度大大 提高。
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(2) GO的形成及结构研究
a
a
b c d e
5
10
15
20
25
30
35
b c d e
5 10 15 20 25 30 35
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尼龙-6/粘土CONE数据*
Sample
Nylon-6
Nylon-6 clay nanocomposite 2%
Nylon-6 clay nanocomposite 5%
ResidueYield (%)±0.3
Peak HRR(% decrease) (kW/m2) ±15%
Mean Heat of combustion (MJ/kg) ±10%
Fig. 4-3 XRD patterns of PAE and PAE/GO nanocomposites with different loadings of graphite oxide
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(2) PVDC/GO纳米复合物的形貌结构
PVDC GO
nano-PVDC-GO
5
10
非水溶性聚合物而言，这种变化具有一定的一致性，均
表现为体系中出现形貌结构未发生变化的GO，而对另一
种水溶性聚合物PVA而言，体系中存在明显的插层型结
构，可见，聚合物本身的性质是影响聚合物/GO纳米复
合物形貌结构的另一个重要因素。
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10.4 纳米复合材料的性能表征
10.4.1 PVA/GO纳米复合物的热降解过程 10.4.2 PAE/GO纳米复合物的热降解过程 10.4.3 PVDC/GO纳米复合物的热降解过
182
0.51
—
—
—
—
58.9
PVA
157 252
87
0.08
305
0.71
428
0.34Байду номын сангаас
8.0
nano-PVA-GO 160 251 76/153 0.07/0.06
315
0.57
452
0.20
24.5
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10.4.2 PAE/GO纳米复合物的热 降解过程
尽管文献中聚合物/GO纳米复合物的制备取得了一定 的进展，但其研究多集中于水溶性聚合物/GO纳米复合物 的制备及表征（如PVA），对于非水溶性聚合物的研究较 少。考虑到聚合物/GO纳米复合物的实用价值，本文选择 了两种工业化非水溶性聚合物产品—聚丙烯酸酯（PAE） 和聚偏二氯乙烯共聚物（PVDC），本章及后一章将对其 热降解、交联及成炭过程进行研究。
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10.3 聚合物基纳米复合材料的制备方法
聚合物基纳米复合材料的制备方法主要有两大类：纳米粒子共混 改性法和层状硅酸盐插层复合法。
层状硅酸盐插层复合法目前主要有以下几种： （1）聚合插层 （2）溶液插层 （3）熔融插层
以乳液插层法（即将水性聚合物乳液与层状硅酸盐直接复合插层） 制备聚合物纳米复合乳胶膜及其在涂料领域中的应用研究在国内 外未见公开报道。
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(4) 聚合物/GO纳米复合物的形貌结构
XRD及TEM结果表明，GO的用量是影响聚合物/GO
纳米复合物形貌结构的重要因素之一。在GO用量约为
5%时，三种聚合物/GO纳米复合物均以剥离型纳米结构
为主。随着GO用量的增加（约10%之后），不同聚合物
/GO纳米复合物的形貌结构发生了不同变化，对于二种
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(3) PVA/GO纳米复合物的形貌结构
h g
f e d c b
a
5
10
15
20
25
30
2Theta [deg.]
Fig 4-7 XRD patterns of GO (a), PVA (b) and PVA-GO nanocomposites with (c) 2%, (d) 5%, (e) 10%, (f) 20%, (g) 30% and (h) 40% graphite oxide
第十章 有机聚合物/无机 纳米复合材料的制备与表征
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第十章 有机聚合物/无机 纳米复合材料的制备与表征
10.1 纳米复合材料的定义 10.2 纳米复合材料的性质 10.3 纳米复合材料制备方法 10.4 纳米复合材料性能表征 10.5 聚合物/GO纳米复合物
阻燃机理的探讨
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* J Xu, Y Hu, L Song, Carbon, 2002, 40: 445 * Y Matsuo, K Hatase, Y Sugie, Carbon, 1996, 33: 672-674
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(3) PVA/GO纳米复合物的形貌结构
Fig. 4-8 TEM images of nano-PVA-GO
(1) PAE/GO纳米复合物的形貌结构
Fig. 4-2 TEM images of nano-PAE-GO
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(1) PAE/GO纳米复合物的形貌结构
nano-PAE-20 nano-PAE-10
nano-PAE-5
nano-PAE-2
PAE
5
10
15
20
25
30
2Theta [deg.]
性能比较结果:
与尼龙6 相比，5%质量分数的尼龙6-粘土纳米复合材料
✓ 热释放速率峰值下降了63% ✓ 拉伸强度增加了40% ✓ 拉伸模量增大了68% ✓ 弯曲强度增加了60% ✓ 弯曲模量增加了126% ✓ 热变形温度从65℃升高到152℃
*Jeffrey W Gilman, Takashi Kashiwagi, et al, SAMPE Journal, 1997, 33(4): 40-46
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(2) GO的形成及结构研究
由于可膨胀石墨（EG）本身即是石墨层间 化合物（GIC），因而在氧化过程中可直接进行 GIC的氧化反应，有效缩短了反应时间。石墨氧 化过程中，强烈的氧化并没有破坏石墨的片层结 构，氧化石墨仍以sp2成键的石墨结构为主，碳 与氧的键合方式主要以C-O为主，部分以C=O的 方式存在，而COO的结构则相对较少 。
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10.4.2 PVA/GO纳米复合物 热降解过程
表 5-2 PVA/GO纳米复合物的TGA结果
试样 GO
第一热失重峰
第二热失重峰
第三热失重峰
T5
T10
500℃残 余量(%,)
Tm1(℃) Rm1(%/℃) Tm2(℃) Rm2(%/℃) Tm3(℃) Rm3(%/℃)
123 155
2Theta[deg.]
2Theta[deg.]
A
B
Fig. 3-4 XRD patterns of (A) NG (a) and (B) EG (a) and their oxided intermediates
of 2 hours (b), 6 hours (c), 12 hours (d), and 24 hours (e), respectively
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10.4.1 PVA/GO纳米复合物的 热降解过程
表5-1 PVA的热降解过程
热降解阶段 温度范围 失重量,% Tmax,℃ Rmax,%/℃
气相产物*
第一阶段 20~200℃
5.0
87
0.08
H2O、CO2
第二阶段 200~400℃
70
305
0.71
H2O、羰基化合物
第三阶段 400~500℃
2
10.1 纳米材料的定义
纳米材料：材料的显微结构中至少有一维的尺 寸达到纳米尺寸水平的材料(100纳米以下)。
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4
10.2 纳米复合材料的性质
纳米材料的性质：强度、韧性、超 塑性大为提高，对材料的电学、热 学、磁学、光学等性能产生重要影 响。例如，金属在室温就变软，脆 性陶瓷不脆而有延展性等等。
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10.4.2 PAE/GO纳米复合物的 热降解过程
Weight , % Derivative Weight , %/ ℃
100
0.0
80
60
40
GO
PVA
20
nano-PVA-GO
0
0
100
200
300
400
500
Temperature, ℃
-0.2 -0.4 -0.6 -0.8
0
GO PVA nano-PVA-GO