纳米材料表面修饰的研究进展

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纳米尺度下材料表面效应研究及其应用展望

纳米尺度下材料表面效应研究及其应用展望随着纳米科技的发展，研究纳米尺度下材料表面效应的意义变得越来越重要。

在纳米尺度下，材料的表面积和体积之比变得非常大，表面效应也变得更加显著。

本文将探讨纳米尺度下材料表面效应的研究进展和应用展望。

一、材料表面效应的定义和特点材料表面效应是指材料表面与体积之间的相互作用产生的物理和化学效应。

在微观尺度下，材料表面与体积之间的作用力对于材料的性质和行为具有重要影响。

例如，纳米尺度下的金属颗粒在表面积和体积之间的比例很高，因此表面效应对于颗粒的稳定性、形态和反应活性产生重要影响。

表面效应还可以影响材料的力学性能、光电性能和热学性能等方面。

例如，在纳米尺度下，材料的强度和韧性可能因表面效应而提高或降低。

此外，材料的光电性能、电子传输性能和热传输性能等方面也可能在表面效应下发生变化。

二、纳米尺度下材料表面效应的研究进展随着纳米科技的迅速发展，越来越多的研究开始关注纳米尺度下材料表面效应的影响。

这些研究包括理论计算、实验分析和应用探索等方面。

理论计算方面，许多研究通过原子模拟或量子力学计算等方法，探讨了表面效应对材料性能的影响。

例如，一些研究通过模拟计算发现，纳米晶的表面能对其形态和生长产生重要影响。

另一些研究则探讨了表面能与强度、热稳定性等因素的关系，并提出了相应的理论模型。

实验方面，研究人员也通过各种手段来研究表面效应对材料的影响。

例如，透射电子显微镜可以直接观察材料表面和界面的结构和性质。

同时，一些表面分析技术如X射线光电子能谱法和扫描电子显微镜也可以研究表面成分和结构等方面的问题。

应用方面，研究人员正在探索表面效应在纳米材料合成、催化反应、能源转换等领域的潜在应用。

例如，表面修饰技术可以改善催化剂的稳定性和活性，提高反应效率。

另一方面，表面改性也可以提高太阳能电池的效率和稳定性。

三、纳米尺度下材料表面效应的应用展望随着纳米科技应用的不断扩大，纳米材料的制备、催化反应、生物医学、能源转换等领域的应用也越来越广泛。

纳米材料表面修饰方法与实践

纳米材料表面修饰方法与实践纳米材料在近年来的发展中得到了广泛的关注和应用。

由于其独特的物理、化学特性以及表面效应的增强，纳米材料被广泛应用于能源、环境、医学等领域。

然而，纳米材料表面的特殊性质也使得其在应用过程中面临一系列的挑战，如表面活性不足、团聚现象、化学不稳定性等。

为了克服这些问题，表面修饰成为了一个必不可少的步骤。

纳米材料表面修饰的目的是在纳米材料表面引入不同的化学基团或结构，以改变其表面性质，提高其稳定性和功能性。

下面将介绍几种常见的纳米材料表面修饰方法与实践。

1. 化学修饰法化学修饰法是最常见的纳米材料表面修饰方法之一。

通过在纳米材料表面引入化学键，可以实现对表面性质的调控，如改善分散性、增强稳定性、提高反应活性等。

其中，有机修饰物和无机修饰物是常用的表面修饰剂。

有机修饰物可通过选择不同的官能团和链长，实现对纳米材料表面性质的调控。

而无机修饰物则可利用其不同的结构和电荷性质与纳米材料表面发生作用，从而实现表面性质的改变。

2. 生物修饰法生物修饰法是一种绿色环保的表面修饰方法。

通过利用生物分子与纳米材料之间的相互作用，可以将生物分子定向地固定在纳米材料表面，从而实现表面性质的调节。

例如，利用酶的特异性识别和结合能力，可以将酶固定在纳米材料表面，从而实现对反应活性和选择性的调控。

此外，利用抗体与纳米材料的特异性结合，还可以实现对纳米材料的生物分子识别和靶向控制释放。

3. 物理修饰法物理修饰法是一种非常简单和有效的纳米材料表面修饰方法。

该方法不需要引入新的化学基团或结构，而是通过物理手段改变纳米材料表面的形貌或结构。

常用的物理修饰方法包括高温热处理、光照、等离子体处理等。

例如，高温热处理可以改变纳米材料的晶体结构、尺寸和形貌，从而改变其物理和化学性质。

光照能够引发表面吸附物分子的解吸或变形，实现表面性能的调节。

等离子体处理则可以通过激发纳米材料表面的等离子体振荡，实现界面捕获和激发，从而实现对纳米材料表面的修饰。

表面科学研究的前沿进展

表面科学研究的前沿进展作为现代科技的重要一环，表面科学在现代材料学、能源化学、环境科学等领域中都有广泛的应用，涉及到许多行业和领域。

本文将从表面纳米科学、表面反应动力学、表面电化学、表面物理学等角度探讨表面科学研究的前沿进展。

表面纳米科学表面纳米科学是表面科学领域的重要分支之一，它涉及到纳米级别下的表面物理、化学以及电子结构等方面，具有高度的学科交叉性。

在表面纳米科学方面，国内外的研究者们在功能材料、催化剂以及纳米器件等方面取得了重要的进展。

例如，利用铂纳米颗粒修饰的氧化铝载体，能够有效催化苯胺的氧化反应，其催化效率远高于传统催化剂。

另外，表面纳米科学还包括表面增强拉曼散射技术。

利用金属纳米结构能够将分子吸附在其表面上，形成一个增强的电场区域，从而增强了分子振动光谱的强度。

通过这种方式，科学家们可以通过对表面增强拉曼散射技术的研究，有效地探测分子的结构与行为，为材料研究提供了先进的手段。

表面反应动力学表面反应动力学是研究表面成分分布以及表面化学反应机理和动力学的学科。

在表面反应动力学领域中，主要涉及到化学吸附、表面扩散、表面反应等方面，其研究成果对于深入了解化学反应机制，促进催化剂的设计以及探究物质表面性质和表面结构等都具有重要的意义。

目前，国内外的研究者们在该领域已经取得了重要的进展。

例如，利用表面反应动力学基础理论和计算方法，研究者们成功地探究了钴金合金催化酸氧化反应的机理，提出了酸处理过的钴金合金更具有活性等结论。

表面电化学表面电化学是表面科学领域重要的研究方向之一。

它主要涉及到电化学过程的理论、机制、方法与材料。

在表面电化学研究中，主要包括表面电荷分布、表面电位与电子结构、表面氧化还原反应等方面。

在表面电化学领域，广泛应用于能源转换、催化剂、生物传感等领域。

例如，在太阳能电池领域，利用表面电化学技术，国内外学者们针对纳米级别的界面结构、电荷分布和界面催化等方面进行深入研究，为太阳能电池的研究和应用提供了重要的理论基础。

纳米粒子的表面修饰与功能化研究

纳米粒子的表面修饰与功能化研究纳米粒子，是由数百至数千个原子组成的微型颗粒，具有小尺寸、高比表面积、独特的光学、电学、磁学等性质。

在材料科学、生物医学、环境工程等领域有着广泛的应用，如制备催化剂、生物传感器、智能药物等，但是表面修饰和功能化研究是纳米粒子应用中最为重要的研究方向之一。

一. 纳米粒子表面修饰方法纳米粒子表面修饰是将化学、物理或生物学方法作用于纳米颗粒表面，使其具有特定的表面形态、化学组成和表面电荷等特性。

1. 化学修饰法化学修饰法主要包括原位修饰、后基修饰和配体交换修饰三种。

原位修饰是将功能基固定在粒子生成的过程中，以控制粒子表面化学性质和形态结构。

后基修饰是将粒子先制备好，然后进行表面修饰化学反应。

配体交换修饰是通过抑制表面原有配体的离解，而用新的配体更换原有配体。

2. 物理修饰法物理修饰法主要包括微乳液化学途径和自组装途径。

微乳液化学途径是通过油相中的乳化剂构筑纳米粒子表面化学结构，形成粒子稳定的把势场。

自组装途径是通过物理原理控制粒子的自组装，从而使粒子表面具有所需的物理、化学和生物学特性。

3. 生物修饰法生物修饰法是将生物分子定向固定在粒子表面，通过细胞膜表面接触或膜蛋白的定向结合，发挥其传感、药物递送、诊断、免疫分析等应用，具有高特异性和低毒副作用等优点。

二. 纳米粒子功能化方法纳米粒子的功能化是在表面修饰的基础上，进一步实现对纳米粒子的目标特性进行调控的过程，如具有特定的光学、生物学、磁学等特性，发挥其催化、诊断、治疗等应用。

现有的方法主要有以下几种。

1. 药物功能化药物功能化是通过修饰纳米粒子表面来实现药物的可控释放、靶向治疗、增强生物利用度等功能，已成为纳米医学领域中的研究热点之一。

药物功能化主要包括物理吸附、电化学沉积、原位化学反应等方法。

2. 传感功能化传感功能化是通过将传感分子锚定在纳米粒子上，实现对外部环境的检测和识别，可广泛应用于食品卫生、环境监测、疾病诊断等领域。

纳米涂层技术的研究及应用

纳米涂层技术的研究及应用在当今的现代社会，纳米科技是一个备受瞩目的领域，它涵盖了物理学、化学、材料科学、生物学等多个学科，广泛应用于生物、环境、电子、通讯、医疗等诸多领域。

而纳米涂层技术作为纳米科技的重要分支，不仅在产品的性能和质量上有了突破性的进展，也为未来的科技发展带来了无限可能。

一、纳米涂层技术的定义及分类纳米涂层技术是指以纳米粒子为原料，通过化学、物理方法在表面形成一层薄膜的技术。

它不仅能在产品表面形成密闭的防护层，而且能保持好的光滑度、透明度、导电性和导热性等。

根据涂层的材料和用途等方面的不同，纳米涂层技术可以分为以下几类：1. 金属纳米涂层技术金属纳米涂层技术是指将金属纳米粒子应用于涂层中，形成具有金属纳米结构的表面修饰技术。

这种技术可以制造出很多新材料，如金属黏着剂、导电、光学薄膜以及各种材料的防腐蚀层等。

2. 无机纳米涂层技术无机纳米涂层技术是指以无机纳米粒子为主要原料，通过特殊工艺加工成涂料，赋予其他材料附加的特性的技术。

在防火、耐磨、防腐、防污等诸多方面得到了广泛的应用。

3. 有机纳米涂层技术有机纳米涂层技术是指以有机材料的纳米粒子为主要原料，制备出一种紧密而完整的有机薄膜的技术。

这种技术可以制备出各种具有高防护性、高透明度、耐酸碱、遮光、耐水的薄膜，如塑料、橡胶、纸张等各种材料的防护层。

二、纳米涂层技术应用领域1. 汽车制造业在汽车制造业中应用纳米涂层技术能够加强汽车表面的硬度、降低密度、增强耐蚀性，提高涂层的附着力和粘合力。

同时，在减少外观漆膜厚度的情况下，能够提升光泽度、降低摩擦损失、提高车身质量，从而提高了汽车的耐用性和市场竞争力。

2. 电子工业在电子制造领域，纳米涂层技术可以应用于电子元器件、液晶显示器及其他电器制造领域中，使电子产品具有防水、防油污、防磨损、防氧化等特性，同时也可以降低产品能量消耗、提高机械精度及可靠性等方面的指标。

3. 航空航天领域在航空航天领域，纳米涂层技术是一项极其重要的技术，可以有效地提高飞机表面的耐腐蚀、耐磨损性能，从而可以减少飞行过程中的机械损耗，增强机体的防腐能力和强度，为飞机的空气动力性能和机体气动设计做出了重要贡献。

上转换发光纳米粒子表面修饰及应用研究进展

上转换发光纳米粒子表面修饰及应用研究进展梁紫璐;毕水莲;罗永文;王宗源【摘要】Because of upconversion fluorescent nanoparticles technology which is the fast, accurate and effi-cient detection of the harmful factors in the food, it has become a hot spot of food inspection detection technolo-gy. The surface modification and preparation methods of the upconverting nanoparticles have become the key to the application of the technology in food inspection. This paper reviewed synthesis method and the surface modi-fication of the upconverting nanoparticles, and the application of the surface modification of the upconverting nanoparticles in food inspection.%由于上转换发光纳米技术能够快速、准确、高效的检测食品中的危害因素,因此成为了食品安全检测技术研究的热点.上转换发光纳米粒子的合成与表面修饰是上转换发光纳米技术在食品安全检测中运用的关键.因此介绍上转换发光纳米粒子的合成方法和表面修饰,以及在食品安全检测中上转换发光纳米材料表面修饰的应用情况.【期刊名称】《食品研究与开发》【年(卷),期】2017(038)019【总页数】5页(P216-220)【关键词】上转换发光纳米技术;上转换发光纳米粒子;表面修饰;食品安全检测【作者】梁紫璐;毕水莲;罗永文;王宗源【作者单位】广东药科大学食品科学学院,广东中山528458;广东药科大学公共卫生学院,广东广州510006;广东药科大学食品科学学院,广东中山528458;华南农业大学兽医学院,广东广州510642;广东药科大学食品科学学院,广东中山528458【正文语种】中文Abstract：Because of upconversion fluorescent nanoparticles technology which is the fast，accurate and efficient detection of the harmful factors in the food，it has become a hot spot of food inspection detection technology.The surface modification and preparation methods of the upconverting nanoparticles have become the key to the application of the technology in food inspection.This paper reviewed synthesis method and the surface modification of the upconverting nanoparticles，and the application of the surface modification of the upconverting nanoparticlesin food inspection.Key words：upconversion fluorescent nanoparticles technology；upconverting nanoparticles； surface modification；food inspection上转换发光纳米材料（Upconverting Nanoparticles，UCNPs）是将长波长激发光转换成短波长发射光的新型荧光探针材料，具有独特的发光性质和良好的化学稳定性。

生物材料的表面和界面改性研究进展

生物材料的表面和界面改性研究进展引言：生物材料的表面和界面改性是一项重要的研究领域，涉及到生物医学工程、组织工程、药物传递系统等多个领域。

通过改变材料的表面性质和界面特性，可以实现生物材料的生物相容性、机械性能和药物传递性能的改善。

本文将介绍生物材料表面和界面改性的研究进展，包括表面修饰技术、生物相容性改善、界面相互作用等方面的内容。

一、表面修饰技术的发展表面修饰技术是改变材料表面性质的关键手段，其发展对于生物材料的应用和性能提升至关重要。

目前，包括物理方法、化学方法和生物方法等多种表面修饰技术被广泛应用于生物材料的改性。

1. 物理方法物理方法是通过改变表面形貌和结构来实现材料性能的调控。

常见的物理方法包括沉积薄膜、等离子体处理、溶液喷雾等。

例如，利用磁控溅射技术可以在材料表面形成一层均匀的薄膜，改变表面的化学反应性，提高材料的生物相容性和耐磨性。

2. 化学方法化学方法是通过表面化学反应来改变材料的表面性质。

其中，最常见的化学方法是控制材料表面的化学组成和功能团的引入。

例如，通过溶液法或气相法在材料表面修饰一层功能化分子，可以增强材料的生物相容性或控制材料的附着行为。

3. 生物方法生物方法是利用生物分子的特异性识别和作用来实现材料的表面修饰。

生物方法基于生物分子与材料表面之间的特异性相互作用，可以制备具有特定生物活性和生物识别特性的材料。

例如，利用抗体与特定抗原的配对作用，可以在材料表面制备具有高度选择性的生物传感器。

二、生物相容性改善的研究进展生物相容性是生物材料在生物体内具有良好的生物适应性和稳定性的能力。

通过表面和界面的改性可以改善材料的生物相容性，降低材料在体内引起的炎症反应和排异反应。

1. 表面形貌对生物相容性的影响表面形貌是材料表面粗糙度和微观结构的表征。

研究表明，改变材料的表面形貌可以影响细胞黏附、增殖和分化等过程，进而影响生物材料的生物相容性。

例如，通过控制材料表面的纳米结构，可以实现细胞的定向分化和组织再生。

磁性纳米颗粒表面功能化修饰及其在污水处理中的应用进展

随着社会经济的发展,资源被大量消耗,环境污染问题日益严峻,其中水体污染问题尤为突出。

水体中的主要污染物包括重金属离子、难降解有机染料、农药、抗生素等。

如何低成本、高效率地处理水体中的污染物已成为近年来的研究热点。

磁性纳米颗粒（MagnetiCNanoPartideS,MNPs）是一种具有超顺磁性的无机纳米材料,包括单相金属（如Fe.Co和Ni）及其合金纳米颗粒、金属氧化物纳米颗粒（如FeQJ以及稀土永磁纳米颗粒等。

磁性纳米颗粒具有小尺寸效应、高比表面积、高表面能和高磁响应等特性,在环境工程、医学工程、工业催化、生物技术、电池材料等领域有着巨大的应用前景,而其在污水处理方面的应用也受到了学者的广泛关注。

但磁性纳米颗粒本身具有易团聚、易氧化等缺陷,因此需对颗粒表面进行功能化改性。

本文对MNPs表面功能化修饰及其在污水处理中的应用进展进行了综述,并在此基础上对该领域未来的研究方向进行了展望。

1磁性纳米吸附材料的表面功能化研究进展单一的磁性纳米颗粒因比表面积大,极易发生团聚,严重影响了其稳定性和分散性,也大幅降低了其性能,因此通过对纳米颗粒表面接枝或包覆功能化物质以改善其性能很有意义。

一方面,能有效阻止磁性纳米颗粒团聚、腐蚀及氧化;另一方面能在一定程度上提高复合材料的吸附性能,能够高效吸附污染水体中的重金属离子、难降解有机污染物、无机污染物等,同时在外部磁场作用下将污染物与水分离,通过脱附手段达到资源循环利用的目的。

磁性纳米颗粒表面的功能化材料主要包括有机功能材料和无机功能材料两种类型。

1.1有机功能材料的表面包覆与修饰对磁性纳米颗粒进行表面功能化修饰的有机化合物主要包括有机小分子基团修饰和有机高分子聚合物包覆两种类型。

有机小分子基团包覆修饰形成的功能化纳米颗粒具有较高的分散性、水溶性及生物相容性等优点,按照官能团的类型可将其分为氨基功能化磁性纳米颗粒、竣基功能化磁性纳米颗粒以及筑基功能化磁性纳米颗粒。

纳米金属材料的制备及其表面修饰研究

纳米金属材料的制备及其表面修饰研究纳米材料是指晶粒尺寸小于100纳米的材料，由于其特殊的物理和化学性质，近年来受到了广泛的关注和研究。

纳米金属材料是指以金属元素为主要构成成分的纳米材料，具有优异的导电、导热和催化性能，在催化、传感、生物医学等领域具有广泛的应用前景。

本文将就纳米金属材料的制备及其表面修饰方面的研究进行探讨。

一、纳米金属材料的制备纳米金属材料的制备方法包括物理法、化学法、生物法等多种方法。

其中，物理法主要包括溅射法、电子束蒸发法等，化学法主要包括溶胶凝胶法、还原法等，生物法主要包括微生物法、细胞法等。

不同的制备方法具有不同的优缺点，可根据需要选择适合的方法进行制备。

例如，化学还原法是一种常用的制备纳米金属材料的方法。

该方法通过还原剂还原金属离子，从而得到纳米金属材料。

在该方法中，还原剂在还原过程中起到了关键的作用。

已有研究表明，强还原性还原剂如氢气和钠硼氢化物可获得高纯度、高稳定性的纳米金属材料，而弱还原性还原剂如乙醇、甘氨酸则容易产生颗粒物的凝聚和聚集。

二、纳米金属材料的表面修饰在实际应用中，单纯的纳米金属材料往往难以满足需求，因此需要对其进行修饰。

表面修饰能够提高纳米金属材料的稳定性、催化性和生物相容性等指标，同时也能增加其与其他材料的相容性，从而扩展了应用领域。

常用的表面修饰方法包括物理吸附法、化学修饰法、生物修饰法等。

物理吸附法主要通过静电作用或范德华力等进行吸附，速度快、操作简单，但稳定性不高。

化学修饰法主要通过将分子修饰物共价连接到纳米金属表面，以提高其稳定性和活性。

生物修饰法主要利用生物分子的特异性与纳米粒子表面的化学组成进行反应，将生物分子与纳米粒子表面结合，通过构建生物纳米复合体实现表面修饰。

三、纳米金属材料的应用纳米金属材料在催化、传感、生物医学等领域具有广泛的应用前景。

例如，在催化领域，利用纳米金属材料催化反应具有高活性、高选择性和高效率等特点，广泛应用于有机合成、环保、能源等领域。

纳米材料的表面修饰与功能化

纳米材料的表面修饰与功能化1. 引言纳米材料因其独特的尺寸效应和表面效应，在生物医学、化学等领域拥有广泛的应用前景。

然而，其表面的特殊性质却成为影响其性能的关键。

为解决这一问题，纳米材料的表面修饰和功能化成为研究热点。

本文将对纳米材料的表面修饰和功能化进行探讨。

2. 表面修饰的基本概念表面修饰是指对纳米材料表面的化学修饰，以改变其表面性质，以达到对材料性能的改善。

目前，表面修饰主要包括有机化学、无机化学和生物化学方法。

有机化学方法是指将有机分子引入纳米材料表面，在表面为材料赋予特定结构，以改变其表面性质。

传统的有机化学方法包括自组装、稳定剂修饰等，近年来新兴的不对称催化法、金属有机骨架材料方法等亦日渐流行。

无机化学方法是指利用纳米材料的表面对无机物进行吸附、还原、替换等反应，以有效地改变其表面性质。

以石墨烯与光催化剂为例，利用光催化剂纳米材料的表面光响应性质，可对石墨烯表面进行裂解或添加，形成图状结构或导电材料。

生物化学方法是指利用生物分子对纳米材料表面的选择性特性进行修饰。

典型的生物化学方法包括蛋白质修饰、DNA功能化等，其优点在于修饰后的纳米材料在生物环境中具有生物相容性。

3. 纳米材料的功能化表面修饰一方面可以改变纳米材料的表面性质，另一方面也可以实现对纳米材料的功能化。

纳米材料的功能化主要包括光催化、磁性、光学、生物医学、电化学等方面。

光催化功能化是指利用纳米材料表面的光响应性质，将其用于环保领域，如去除有害气体、杀死细菌等。

磁性功能化是指利用纳米材料的磁性，在生物医学领域中，可用于磁场导向性药物释放和疗法等。

光学功能化可考虑到诸如红外线成像、超分辨显微镜等领域。

生物医学功能化是指将纳米材料分子设计成结构特殊、生物安全并能在体内释放药物的功能，并是对纳米材料使用的临床研究重点。

电化学功能化则是指利用纳米材料的导电性或传输性，实现其在传感器、锂离子电池等领域的应用。

4. 纳米材料表面修饰与功能化的未来展望随着表面修饰和功能化的不断深入，未来将形成多学科交叉发展的大环境，建立理论性质与实际应用之间的联系将成为一个热点。

TiO_2纳米粒子的表面修饰研究

2003年第61卷第9期,1484～1487化学学报ACT A CHI MICA SINICAV ol.61,2003N o.9,1484～1487・研究简报・TiO2纳米粒子的表面修饰研究李宗威朱永法ΞΞ(清华大学化学系　北京100084)摘要　利用表面修饰法合成了油酸(OA)修饰的T iO2纳米粒子,采用红外光谱(IR)、透射电子显微镜(TE M)和X射线光电子能谱(XPS)对表面修饰的T iO2纳米粒子进行了结构表征,并研究了油酸浓度对T iO2表面覆盖量及在油中分散性能的影响.研究结果表明通过油酸表面修饰,成功合成了具有油分散性能的纳米T iO2,并且获得了油酸修饰量与T iO2的最佳配比.关键词　表面修饰,纳米粒子,T iO2,覆盖量Study on the Surface2modification of TiO2N anoparticlesLI,Z ong2Wei ZH U,Y ong2FaΞ(Department o f Chemistry,Tsinghua Univer sity,Beijing100084)Abstract　T iO2nanoparticles m odified by oleic acid(OA)were prepared using surface2m odification method.Infrared spectroscopy(IR),transmission electron microscopy(TE M)and X2ray photoelectron spectra(XPS)were used to investigate the structure of the m odified T iO2nanoparticles.E ffects of OA concentration on coverage and dispersion in oil were als o studied.The optimal proportion of OA to T iO2was established.The results indicate that the oleic acid is bonded to the surface of T iO2nanoparticles.The OA2m odified T iO2nanoparticles have g ood dispersive capacity in organic s olvent and mineral oil.An esterification mechanism for the surface2m odification is proposed.K eyw ords　surface2m odification,nanoparticle,T iO2,coverage 随着纳米科技的迅速发展,纳米材料在各领域中均成为开发应用的研究热点,纳米颗粒所特有的表面效应、小尺寸效应、量子效应[1]等,使其表现出许多特殊的物理和化学性质,因而被成功地用于许多领域.但是由于纳米颗粒很容易团聚在一起,成为带有若干弱连接界面的尺寸较大的团聚体[1,2],并且难以分散于有机溶剂,所以粉体纳米材料在工业上的应用受到了很大的限制.研究表明,利用表面修饰法[3]在无机纳米粒子表面键合一层有机修饰层,形成有机-无机复合材料,能增强纳米粒子的稳定性,减少纳米粒子之间的团聚,改善其在非极性有机溶剂和润滑油中的分散性[4～6].然而,迄今研究表面修饰的条件对纳米粒子结构和性能的影响,以及总结最优化的合成条件却很少有报道.本文利用表面修饰法制备了表面键合有机修饰剂油酸的T iO2纳米粒子,并对最佳合成条件进行了研究.采用红外光谱、透射电子显微镜和光电子能谱等分析手段考察了表面修饰纳米粒子的结构和分散性能.1　实验1.1　试剂所用试剂油酸(OA)、正己烷等均为分析纯试剂,使用前未经进一步处理,T iO2为P225,平均粒径为20nm,购自德国Degussa公司.1.2　仪器采用PE22000FT2IR红外光谱仪表征纳米粒子的表面键合结构;采用Hitachi H2800透射电子显微镜(TE M)分析纳米粒子的形貌,加速电压为200kV;纳米粒子表面状态分析是在PHI25300ESCA能谱仪上进行的,采用Al阳极靶,功率为ΞE2mail:zhuy f@Received February15,2003;revised M arch31,2003;accepted M ay10,2003.国家自然科学基金(N o.20071021)、教育部跨世纪人才培养计划以及教育部优秀青年教师资助计划项目.250W.1.3　TiO 2纳米粒子表面修饰过程向正己烷溶剂中加入一定量的油酸和纳米T iO 2,超声振荡,纳米T iO 2悬浮于正己烷中.在超声波加热器中,60℃超声反应4h.将所得产物分离,洗涤,晾干,并在真空干燥器中30℃恒温干燥24h ,得到了白色粉末,即为油酸修饰的T iO 2纳米粒子.在相同的实验条件下,改变反应物中油酸和T iO 2纳米粒子的比例,油酸/T iO 2(摩尔比,1摩尔T iO 2为6102×1023个T iO 2分子)分别为A :0,B :012,C :014,D :018时,可得到一系列表面覆盖量不同的产物.2　结果与讨论2.1　红外光谱研究表面修饰基团图1为T iO 2纳米粒子以及油酸修饰纳米粒子的红外光谱图.由图可见,在图1(c )和(d )中均存在长链烷基的特征峰,其特征频率为2930,2850cm -1;在1540,1410cm -1处出现的峰是羧酸酯(—COOT i —)的特征峰,这表明油酸和T iO 2纳米粒子表面活性较高的羟基发生了类似酸和醇生成酯的反应.从图1(a )～(d )中均可观察到3430cm -1左右的醇羟基峰,这是纳米粒子表面OH 的特征峰,说明T iO 2纳米粒子表面的羟基并没有完全反应.其反应过程可描述如下: T iO 2(OH )n +y HOOCC 17H 33 T iO 2(OH )n -y (OOCC 17H 33)y+y H 2O在图1(b )中长链烷烃和羧酸盐的特征峰很弱,而在图1(c )和(d)中它们的特征峰则比较明显,并且各基团的特征峰在(c )和(d )中强度大致相等.说明在该反应体系中,当OA/图1　T iO 2纳米粒子以及OA 2T iO 2纳米粒子的红外光谱图Figure 1　IR spectra of non 2coated T iO 2nanoparticles and OA 2m odified T iO 2nanoparticlesT iO 2(摩尔比)为012时,T iO 2纳米粒子表面的活性基团还未反应完全;而当OA/T iO 2(摩尔比)超过014时,油酸已达到饱和量,所以反应体系中OA/T iO 2(摩尔比)最佳值为014左右.2.2　XPS 研究表面状态图2是表面修饰T iO 2纳米粒子的XPS 图.由于从图2(a )中可以看出有大量的CH 2基团存在于该纳米粒子中,所以可将长链烷基中的C 1s 的结合能作为标准来校正谱图中其他元素的结合能峰值.从图2(b )可见,C 1s 的结合能有两个值分别为28415和28815eV ,前者代表了长链烷基中的CH 2,后者则与酯中羰基(COO )上的C 的结合能(28815eV )相吻合,并且二者的峰面积比约为20∶1,与油酸中CH 2和COO 之比(17∶1)基本相符.此外从图2(c )中可得到T i 2p 的值,2p 3/2=45813eV ,与T iO 2中T i 2p 的标准值(2p 3/2=45818eV )十分接近.从图2(d )可见,O 1s 的结合能有两个值分别为52915eV 和53117eV ,前者与T iO 2中O 1s 的标准值(52919eV )接近,而后者居于羰基中O 1s (53015～53115eV )以及羟基中O 1s (531～532eV )之间,所以该谱峰比较复杂,应该是上述两种O 1s 混合峰.综上可见,改性后的T iO 2纳米粒子表面的确有油酸修饰层的存在.由XPS 定量分析得到T iO 2纳米粒子表面T i ,O ,C 三种元素的相对百分含量(按摩尔数计),可以计算得到T iO 2纳米粒子表面键合的油酸与表面OH 的摩尔数之比.从而得到油酸浓度与表面覆盖量的关系图(图3).由图可见,表面修饰后的T iO 2纳米粒子表面[OA]/[OH]与反应物中油酸浓度在一定范围内成正比,并且当OA/T iO 2值为014左右时,T iO 2表面覆盖量基本不再变化,油酸浓度达到饱和.此时纳米粒子表面的化学反应已经接近完成,强活性中心已基本与油酸反应完,而弱活性中心并不能与油酸反应,多余的油酸被溶剂洗去.2.3　TEM 分析表面修饰纳米TiO 2的形态图4为未修饰T iO 2纳米粒子和油酸修饰T iO 2纳米粒子分散于正己烷的TE M 像.图4(a )和(c )为放大104倍的TE M 图,图4(b )和(d )为放大105倍的TE M 图.由图4(c )可见未修饰T iO 2纳米粒子呈明显的聚集态,软团聚粒子的尺寸很大,一般为103数量级纳米.而且图4(d )中可见未修饰T iO 2纳米微粒颗粒很不清晰,基本上难以区分单个的纳米微粒.这是因为纳米粒子的表面活性很高,很容易团聚在一起成为带有若干弱连接界面尺寸较大的团聚体.从图4(a )可见油酸修饰的T iO 2纳米粒子分散较好,无明显聚集现象.而且图4(b )可见油酸修饰的T iO 2纳米微粒颗粒较清晰,粒径基本一致为20nm ,与P25的颗粒大小一致.这是因为经表面修饰的T iO 2纳米粒子表面包裹了大的非极性基团,使得粒子之间距离增大,粒子间不能紧密接触[1],从而可以很好分散于非极性有机溶剂,并且有效降低了纳米颗粒的软团聚现象.2.4　分散性研究分散性试验结果表明,油酸修饰的T iO 2纳米粒子在有机溶剂,如CCl 4、正己烷、增塑剂中有良好的分散性,而在水中分散性很差.未经表面修饰的T iO 2纳米粒子不能分散于5841N o.9李宗威等:T iO 2纳米粒子的表面修饰研究图2　表面修饰T iO 2纳米粒子的XPS 图(a )表面定性分析图;(b )C 1s 线形;(c )T i 2p 线形,(d )O 1s 线形Figure 2　XPS spectra of OA 2m odified T iO 2nanoparticles(a )T ypical survey of m odified T iO 2nanoparticles ;(b )close 2up survey at C 1s ;(c )close 2up survey at T i 2p ;(d )close 2up survey at O1s图3　油酸浓度与表面覆盖量的关系图Figure 3　Relationship between concentration of oleic acid and sur face coverage of T iO2图4　油酸修饰T iO 2纳米粒子(a ),(b )和未修饰T iO 2纳米粒子(c ),(d )TE M 图Figure 4　TE M images of (a ),(b )OA 2m odified T iO 2nanoparticles and (c ),(d )non 2m odified T iO 2nanoparticles非极性有机溶剂,但在水中分散性很好.证明了合成的表面修饰T iO 2纳米粒子表面含有非极性的基团.由于纳米T iO 2具有很高的表面活性,表面大量的悬挂键极易水解产生OH ,故很难将其表面OH 完全酯化,这样得到的是结构为T iO 2(OH )n -y (OOCC 17H 33)y 的产物,纳米粒子表面修饰层中的脂肪链有疏水作用,使得表面修饰的纳米粒子在非极性有机溶剂及增塑剂中有良好的分散性,并有效减6841 化学学报V ol.61,2003少了纳米粒子的团聚现象.而纳米粒子表面的OH使其也可以很好分散于极性的乙醇中.将反应物中不同油酸浓度修饰的纳米T iO2样品在不同溶剂中的分散性进行比较,结果表明,当油酸/T iO2(摩尔比)超过014,得到的表面修饰产物在有机溶剂中的分散性很好,而在水中的分散性很差.油酸/T iO2(摩尔比)小于014时,得到的表面修饰产物在有机溶剂和水中的分散性能都不太好.从该结果也可证实,在T iO2表面修饰的反应体系中,油酸/T iO2(摩尔比)最佳值应为014左右.3　结论1.以油酸为表面修饰剂,在正己烷溶剂中成功合成了油酸表面修饰的T iO2纳米粒子.2.表面修饰层与T iO2纳米粒子表面发生了键合作用,产生了类似于酸和醇生成酯的化学反应.3.获得了油酸表面修饰T iO2纳米粒子的最佳合成参数,反应温度60℃,油酸/T iO2(摩尔比)014左右.R eferences1Zhang,L.2D.;M ou,J.2M.Nanomaterials and Nanostructure, Science Press,Beijing,2001,Chapter2,4(in Chinese).(张立德,牟季美,纳米材料和纳米结构,科学出版社,北京,2001,第2,4章.)2Chen,S.;Liu,ngmuir1999,15,8100.3Herron,N.;Wang,Y.;Eckert,H.J.Am.Chem.Soc.1999,57,491.4Zhang,Z.2J.;Xue,Q.2J.;Zhang,J.Wear1997,209,8.5G ao,Y.2J.;Chen,G.2X.;Zhang,Z.2J.;Xue,Q.2J.Wear 2002,252,454.6Chen,S.;Liu,W.2M.Chem.J.Chin.Univ.2000,21,472 (in Chinese).(陈爽,刘维民,高等学校化学学报,2000,21,472.)(A0302151　SHE N,H.;DONG,L.J.)7841N o.9李宗威等:T iO2纳米粒子的表面修饰研究。

表面修饰纳米氧化铝的研究进展

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｎａｎｏ —Ａｌ２Ｏ３；ｓｕｆａｒｃｅ— ｍｏｄｉｉｃｆａｔｉｏｎ；ｐｒｏｇｒｅｓｓ
纳米材料是当今世界高科技产品之一，纳米材料的出现不仅促进了一批新产业的出现，而且也为传统产业的发展注入新的活力。其中，纳米粒子应用最广，发挥作用最大，应用前景最为广泛，然而，纳米粒子因小尺寸效应、表面与界面效应、量子效应的特性呈现出优良的特殊性能的同时也给人们带来新的问题。纳米粒子具有高的表面活性和表面能，自身极易团聚，致使其表面能降低，表面活性降低，导致了纳米粒子许多优异的性能丧失。因此，纳米粒子优异性能的发挥是以粒子在介质中的分散为前提和基础的，对纳米粒子表面修饰成为必然趋势Ｉ２ｊ。实际上在２Ｏ世纪９０年代，国际上就提出了纳米粒
胡国和，郑化安，付东升，李
（陕西煤业化工技术研究院，陕西
欣，李应平
西安７１００６５）
摘要：综述了近年来国内外纳米氧化铝表面修饰的研究进展情况，按修饰机理区分为物理修饰和化学修饰方法，表面物
理修饰方法包括吸附、包覆、辐照处理等，表面化学修饰方法包括偶联剂法、接枝法、接枝一包覆法等，文中对这些方法的特点、修饰机理以及修饰的效果进行简单介绍。
子（１ —１００ｎｍ）表面工程的概念。
饰剂与氧化为表面物理修饰和表面化学修饰。

纳米材料的研究进展以及应用前景研究

纳米材料的研究进展以及应用现状1.绪论从概念来说，纳米材料是由无数个晶体组成的，它的大小尺寸在1~100纳米范围内的一种固体材料。

主要包括晶态、非晶态的金属、陶瓷等材料组成。

因为它的大小尺寸已经接近电子的相干长度，它有着特殊的性质。

这些特殊性质所表现出来的有导电、导热、光学、磁性等。

目前国内、国际的科学家都在研究纳米材料，试图打造一种全新的新技术材料，将来为人类创造更大的价值。

纳米科学技术也引起了科学家的重视，在当代的科学界有着举足轻重的地位。

纳米技术的范围包括纳米加工技术、纳米测量技术，纳米材料技术等。

其中纳米材料技术主要应用于材料的生产，主要包括航天材料、生物技术材料，超声波材料等等。

从1861年开始，因为胶体化学的建立，人们开始了对直径为1~100纳米粒子的研究工作。

然而真正意义上的研究工作可以追溯到20世纪30年代的日本为了战争的胜利进行了“沉烟实验”，由于当时科技水平落后研究失败。

2.纳米材料的应用现状研究表明在纺织和化纤制品中添加纳米微粒，不仅可以除去异味和消毒。

还使得衣服不易出现折叠的痕迹。

很多衣服都是纤维材料制成的，通常衣服上都会出现静电现象，在衣服中加入金属纳米微粒就可消除静电现象。

利用纳米材料，冰箱可以消毒。

利用纳米材料做的无菌餐具、无菌食品包装用品已经可以在商场买到了。

另外利用纳米粉末，可以快速使废水彻底变清水，完全达到饮用标准。

这个技术可以提高水的重复使用率，可以运用到化学工业中。

比如污水处理厂、化肥厂等，一方面使得水资源可以再次利用，另一方面节约资源。

纳米技术还可以应用到食品加工领域，有益健康。

纳米技术运用到建筑的装修领域，可以使墙面涂料的耐洗刷性可提高11倍。

玻璃和瓷砖表面涂上纳米材料，可以制成自洁玻璃和自洁瓷砖，根本不用擦洗。

这样就可以节约成本，提高装修公司的经济效益。

使用纳米微粒的建筑材料，可以高效快速吸收对人体有害的紫外线。

纳米材料可以提高汽车、轮船，飞机性能指标。

材料表面修饰技术的研究进展

材料表面修饰技术的研究进展材料表面修饰技术是指对材料表面进行改变、处理或加工，以提高材料性能和表面质量的一系列工艺和技术。

近年来，随着科技的发展和社会的进步，这一领域受到了越来越多的关注和研究。

本文将从表面修饰技术的定义、分类、应用和未来展望等方面，对其研究进展进行探讨。

一、材料表面修饰技术的定义材料表面修饰技术是指利用一定的方法对材料表面进行处理和改变，以提高其性能和表面质量的技术。

其目的主要有三点：一是提高材料的耐蚀、耐磨、耐疲劳等性能；二是改变材料的表面形貌，从而提高其光学、电学、磁学等性能；三是增加材料表面的附加功能，如抗菌、防污等。

常用的表面修饰技术包括电化学处理、化学处理、物理处理、机械处理等。

二、材料表面修饰技术的分类根据不同的表面修饰方法和分类标准，可以将表面修饰技术分为以下几类：1. 电化学表面处理技术电化学表面处理技术是一种利用电化学反应改变材料表面结构和性质的方法。

其常用的技术包括阳极、阴极处理、电镀、阳极氧化、电化学沉积、电加工等。

2. 化学表面处理技术化学表面处理技术是利用化学反应进行表面改性的一种方法。

其常用的技术包括酸碱处理、溶液浸泡、抛光、表面硬化等。

3. 物理表面处理技术物理表面处理技术是利用物理力学的原理对材料表面进行加工和处理的方法。

其常用的技术包括喷砂、钝化、电弧喷涂、火焰喷涂、等离子喷涂、激光处理等。

4. 机械表面处理技术机械表面处理技术是利用机械力学的原理对材料表面进行加工和处理的方法。

其常用的技术包括机加工、薄膜制备、切削加工、冲压、金属压制、挤压、压合等。

三、材料表面修饰技术的应用材料表面修饰技术在实际应用中有着广泛的应用和重要的作用。

以下是几个方面的应用：1. 气相纳米沉积技术气相纳米沉积技术是一种高质量、高效率的纳米材料加工方法，可广泛应用于半导体器件、太阳能电池、纳米传感器、生物传感器、LED光源、纳米催化、光催化等领域。

2. 表面硬化技术表面硬化技术广泛应用于机械、电子、冶金、汽车、机床、摩擦、摩擦材料等领域。

现代化妆品中纳米材料的应用与研究

现代化妆品中纳米材料的应用与研究在当今的化妆品领域，纳米材料的应用正成为一项引人瞩目的创新。

纳米技术的引入为化妆品带来了全新的可能性，不仅改善了产品的性能，还为消费者提供了更优质的美容体验。

一、纳米材料在化妆品中的应用类型1、纳米脂质体纳米脂质体是由磷脂双分子层组成的封闭囊泡，其粒径通常在 10-100 纳米之间。

由于其与细胞膜结构相似，能够有效地将活性成分包裹并传递到皮肤细胞内。

例如，维生素 C 和维生素 E 等抗氧化剂被包裹在纳米脂质体中，可以更好地渗透皮肤，发挥其抗氧化和抗衰老的作用。

2、纳米乳液纳米乳液是一种粒径在 100 纳米以下的乳液体系。

它能够增加化妆品中油溶性和水溶性成分的相容性，提高产品的稳定性和均匀性。

许多防晒产品中就采用了纳米乳液技术，使防晒剂能够均匀分布在皮肤上，提供更有效的紫外线防护。

3、纳米粒子纳米粒子包括金属纳米粒子（如金、银）和无机纳米粒子（如二氧化钛、氧化锌）等。

金纳米粒子具有良好的抗氧化和抗炎性能，可用于抗衰老化妆品中。

而二氧化钛和氧化锌纳米粒子则是常见的物理防晒剂，其纳米级粒径使得它们在皮肤上的涂抹更加均匀，减少了白色残留和油腻感。

二、纳米材料在化妆品中的作用1、增强渗透能力皮肤的角质层是阻止外界物质进入的屏障，但纳米材料的小粒径使其能够更容易地穿透角质层，进入皮肤深层，从而提高活性成分的生物利用度。

2、提高稳定性纳米材料可以保护活性成分免受环境因素（如光、热、氧）的影响，延长化妆品的保质期。

3、改善肤感纳米级的颗粒可以使化妆品在皮肤上的涂抹更加顺滑，不产生油腻或厚重的感觉，提高了消费者的使用体验。

三、纳米材料在化妆品应用中的安全性考量尽管纳米材料为化妆品带来了诸多优势，但它们的安全性问题也引起了广泛关注。

1、潜在的毒性一些纳米材料可能会在体内积累，导致细胞损伤或产生毒性反应。

例如，某些金属纳米粒子可能会引发氧化应激，对细胞造成损害。

2、皮肤刺激性纳米材料的小粒径和高比表面积可能会增加与皮肤的接触面积，从而导致皮肤过敏和刺激。

纳米材料的性能及其应用研究进展

纳米材料的性能及其应用研究进展近年来，纳米科技发展迅速，纳米材料被广泛应用于生物医学、环保、新能源、信息技术等领域，得到了研究人员的广泛关注。

本文将从纳米材料的性能入手，阐述其应用研究进展。

一、纳米材料的性能纳米材料指尺寸小于100纳米的物质，由于纳米尺度下的量子大小效应、表面效应等物理、化学特性，与宏观物质相比，其性能具有明显的差异。

1、物理性能纳米材料的光学、磁学、电学等物理性质迥异于宏观材料。

例如，金属纳米颗粒在可见光范围内具有显著的表面等离子共振吸收现象，与尺寸和形状有关，可应用于传感器、光学器件等领域；磁性纳米粒子在外加磁场下表现出不同的磁性，可应用于医学成像、存储介质等领域；碳纳米管的导电性和导热性特别好，在新能源领域有广泛应用。

2、化学性质纳米材料的表面积相比宏观物质大幅提高，其表面能、化学活性、滞留作用都具有显著特点。

例如，银纳米颗粒的表面具有广谱抗菌性，可应用于医疗用品、水处理等领域；纳米氧化锌的表面具有光催化降解有机污染物的作用，可应用于水处理、空气净化等领域。

3、机械性能纳米材料比宏观物质的强度、硬度、塑性等力学性能更具优越性。

例如，纳米硬度大于单晶体硬度的1/3，石墨烯比钢的强度高200倍，且弹性模量高，可应用于强度要求高的工业领域。

二、纳米材料的应用研究进展1、生物医学领域纳米材料在生物医学领域有广泛应用，包括药物送递、分子诊断、组织工程、生物成像、抗菌等方面。

例如，通过化学修饰，纳米材料可选择性地靶向癌细胞，并释放药物；同时，纳米颗粒的表面还可与生物分子相互作用，形成生物传感器，应用于分子诊断和成像。

2、环保领域纳米材料在环保领域的应用包括空气净化、水处理和废物处理等方面。

例如，纳米TiO2、纳米铁等材料具有光催化降解作用，可应用于水处理和空气净化；纳米材料与污染物结合后可通过热解、燃烧等方式进行处理。

3、新能源领域纳米材料在新能源领域的应用主要集中在太阳能电池、储能材料和催化剂等方面。

润滑纳米添加剂表面化学修饰研究进展

stability in base oil . The recent research p rogress of surface2chem ical mod ification of nanop articles was introduced. The method s of surface2chem ical modification as well as their features and mechanism s were in troduced and analyzed.
Resear ch Pr ogr ess on Sur face2chem ica l M od if ica t ion of Nanopa r t icles
W a ng L ibo Zhae of Ma terial Science and Engineering, H enan Polytechnic U niversity, Jiaozuo Henan 454000, China; 2. Sta te Key L abora tory of S olid L ubrication, L anzhou Institute of Chem ical Physics, Chine se A cademy of Sc iences, L anzhou Gansu 730000, China) A b str ac t: Su rface2chemical mod ification can imp rove the su rface p roperties of nanop articles, and raise their disp ersion
法、偶联剂法、表面接枝改性法、单分子层修饰法以
及原位修饰法等。 211 酯化反应法金属氧化物与醇的反应称为酯化反应。利用酯化反应对纳米微粒表面修饰改性可使原来亲水疏油的表面变为亲油疏水的表面。酯化反应对于表面为弱酸性和中性的纳米微粒最有效 , 如纳米 SiO2 、 Fe2 O3 、

纳米材料的表面精密修饰与改性方法

纳米材料的表面精密修饰与改性方法概述：纳米材料是一种粒径在纳米尺寸范围内的材料，具有较大的比表面积和尺寸效应。

由于表面对材料性能具有重要影响，因此对纳米材料进行表面精密修饰和改性是提高其性能和应用的关键。

本文将介绍纳米材料的表面精密修饰方法和改性方法。

一、表面精密修饰方法：1. 化学修饰法：通过化学方法在纳米材料的表面引入新的官能团，改变纳米材料的表面性质。

常用的化学修饰方法包括溶液法、沉积法和键合法。

溶液法将纳米材料浸泡在含有修饰剂的溶液中，通过化学反应将修饰剂与纳米材料表面发生反应；沉积法通过溶液中的化学反应，在纳米材料表面生长一层新的材料；键合法利用纳米材料表面的化学键与修饰剂发生键合反应。

2. 物理修饰法：利用物理方法改变纳米材料的表面形貌和结构。

例如，利用高能电子束、离子束或激光束照射纳米材料，可以在表面形成纳米结构或纳米颗粒，增加纳米材料的比表面积和活性。

热处理方法通过加热纳米材料，在表面驱动扩散作用，实现表面形貌和结构的改变。

3. 生物修饰法：利用生物方法改变纳米材料的表面性质。

例如，利用生物分子的特异性识别与配位能力，将特定的生物分子修饰在纳米材料的表面，实现表面性质的改变。

还可以利用生物合成法，通过生物体自身合成纳米材料，并在表面修饰生物分子。

二、改性方法：1. 表面功能化：在纳米材料表面引入功能性官能团，赋予纳米材料新的性质和功能。

例如，通过在纳米材料表面修饰亲水官能团，提高纳米材料的亲水性和分散性；通过在纳米材料表面引入疏水官能团，提高纳米材料的疏水性；通过在纳米材料表面修饰光敏官能团，实现光控制功能等。

2. 表面包覆：在纳米材料表面形成一层覆盖物，保护纳米材料，改善其稳定性和可控性。

常用的表面包覆方法包括沉积法、自组装法和模板法。

沉积法通过溶液中的化学反应，在纳米材料表面沉积一层新的材料；自组装法利用表面活性剂或聚合物分子在纳米材料表面自组装形成覆盖层；模板法通过在纳米材料表面形成模板，然后通过沉积或聚合形成覆盖层。

纳米材料表面活性改性方法研究

纳米材料表面活性改性方法研究引言纳米材料是指具有一定尺寸范围内的微小颗粒，其尺寸通常在1-100纳米之间。

这些材料具有独特的物理、化学和生物学特性，使得它们在众多应用领域中具有巨大的潜力。

然而，由于其高比表面积和表面缺陷的存在，纳米材料的表面活性往往非常低，限制了其应用的广度和效率。

因此，纳米材料表面活性的改性成为了研究的热点之一。

本文将就纳米材料表面活性改性方法展开探讨。

一、表面化学改性表面化学改性是通过在纳米材料表面引入化学修饰基团，改变其原有的物理和化学性质。

常用的表面化学改性方法包括修饰剂吸附、原位聚合和化学修饰等。

1. 修饰剂吸附修饰剂吸附是一种简单且常用的表面活性改性方法。

通过吸附剂分子与纳米材料表面发生相互作用，修饰剂分子中的活性官能团与纳米材料表面形成化学结合，改变了纳米材料的表面性质。

常用的修饰剂包括疏水性分子、疏水基团修饰剂和功能性分子。

2. 原位聚合原位聚合是指通过原位聚合反应将单体分子在纳米材料表面聚合成聚合物层。

这种方法可以控制聚合物的分子量、形状和分布，并且可以在纳米材料表面形成均匀的聚合物膜。

常用的原位聚合方法包括原子转移自由基聚合和胶束聚合。

3. 化学修饰化学修饰是通过化学反应在纳米材料表面生成新的化学键或基团，改变其表面性质。

常用的化学修饰方法包括表面置换反应、表面化学修饰衍生物反应和轴向配位改性等。

二、物理改性物理改性是通过对纳米材料表面进行物理处理来改变其性质的方法。

常用的物理改性方法包括等离子体处理、电子束照射和激光烧蚀等。

1. 等离子体处理等离子体处理是通过将纳米材料置于等离子体中，利用等离子体与纳米材料表面相互作用，改变其表面物理性质的方法。

等离子体处理可以使纳米材料表面发生化学反应、溶解或脱氧等变化，从而提高其表面活性。

2. 电子束照射电子束照射是一种常用的物理改性方法，通过电子束的辐照作用，使纳米材料表面发生离子交换、断裂、重排和新键形成等物理改变。

纳米二氧化钛表面改性与应用研究进展

2 表面包覆方法
提高纳米二氧化钛耐候性与分散性的最有效的方法是，在其表面包覆一些具有特定化学性质并能以很薄的包膜形式吸附在二氧化钛颗粒表面的化合物，使二氧化钛颗粒之间分离开来，减小颗粒间的范德华引力，提高了分散性。同时也使颗粒本身与外界介质隔开，避免阳光中紫外线的直接照射，防止二氧化钛粉化，增强耐候性。
3 表面包覆过程中的控制因素
进行表面包覆时，溶液pH、二氧化钛含量、分散剂用量、表面活性剂、反应温度、包覆时间、搅拌器结构及转速对表面包覆的效果都有较大的影响。
3.1 pH
一般情况下，二氧化钛在pH<2时分散性很好。随着pH上升二氧化钛会逐渐发生团聚现象，当pH为5-8时，团聚现象最为严重。当pH>8时，又重新分散，而且当pH为8.5-11时分散最好。而当pH>11时，又重新团聚。在实际分散过程中，pH一般控制在8-10，碱性环境有利于二氧化钛在中和前保持分散状态而不凝聚，从而使涂膜较为均匀，使尽可能少的颗粒被包覆。
4.2 国内外有机包覆研究进展及应用
纳米二氧化钛在各领域中应用的关键是需要其具有良好的光稳定性和分散性。提高纳米二氧化钛的光稳定性是通过无机表面处理实现的。纳米二氧化钛经过无机处理后，表面呈亲水性，适合于极性体系中的使用。但如果加入非极性体系中时，则难以分散，不能体现二氧化钛的特殊功能，为改善纳米二氧化钛在有机体系中的相容性和分散性，改进添加纳米二氧化钛复合体系的性能，还必须对纳米二氧化钛进行有机表面处理。R.J.Nussbaumer等利用十二烷基苯磺酸钠对金红石型纳米二氧化钛进行表面修饰，所得产品在甲苯中几乎透明，但却可在很广的波段范围内吸收紫外线，提高了纳米二氧化钛的紫外线屏蔽功能。出光兴产公司开发的纳米二氧化钛，用二氧乙酸酯钛酸酯、月桂酸钠、乙烯基三乙氧基硅烷等表面改性剂对其改性，使纳米二氧化钛亲油度提高，用于树脂中也增强了紫外线的屏蔽能力。帝国公司则用TiOSO4水解得到二氧化钛，然后用硬脂酸钠、三乙醇胺处理，使其透明性与紫外线屏蔽效果也都得到了提高。