空心超顺磁性Fe3O4纳米微球的制备与表征.
第19卷第6期无机材料学报 Volt 19,No? 6 2004年11月 Journal of Inorganic Materials NoV‘,2004
文章编号:1000—324X(200406—1407—04
空心超顺磁性Fe304纳米微球的制备与表征
马文哲,钱雪峰,印杰,朱子康
(上海交通大学化学化工学院,上海200240
摘要:利用聚氧乙烯.聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物F127作为模板采用共沉淀法制备了空心超顺磁性Fe304纳米微球并用x射线{1i亍射(XRD和透射电子显微镜(TEM进行了表征,纳米微球的大小为55,--75nm,壳的厚度为7nm左右,颗粒大小均匀、在水溶液中分散良好.
关键词:空心;超顺磁性;纳米微球;re304;F127
中图分类号:TF 123文献标识码:A
1引言
具有空心结构的磁性纳米微球是一种新颖的材料,由于在生物、靶向药物载体、功能材料等领域有重要的应用而受到人们的关注[1￣引.近年来已有一些关于制备空心磁性Fe304纳米微球的报道,例如Caruso.F等学者将四氧化三铁纳米粒子采用物理或者化学的方法吸附在离分子微球表面然后通过高温灼烧得到空心结构【3】等,这些方法往往步骤繁琐,所制备的空心磁性纳米微球粒径较大.
聚氧乙烯一聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物是一种性质独特的两亲分子,在水溶液中能自发形成胶束,其内核主要由疏水的PPO嵌段构成,外壳主要由亲水的PEO 嵌段构成[4】. 本文利用聚氧乙烯-聚氧丙烯一聚氧乙烯嵌段共聚物
F127(.m(PPO:m(PEO=30:70作为模板采用共沉淀法制备出了粒径均一、分散良好的空心超顺磁性Fe304纳米微球,并对其进行了表征.
2实验部分
2.1实验试剂
FeCl2?4H20、FeCl3?6H20、NaOH,以上试剂均为分析纯,上海化学试剂公司出品; F127(分子量为12600由BASF公司出品.
2.2空心Fe304纳米微球的制备
将4.09F127溶予100mL去离子水中,温和地搅拌使F127完全溶解,加入到
250mL三口烧瓶中,再将0.005molFeCl2?4H20和0.01molFeCl3?6H20也加入到三口瓶中,溶解得到混合溶液;升温至80。C,通入氮气,电动搅拌30min;迅速向三口烧瓶中加入100mL浓度为lmol/L 收稿日期:2003—10-10,收到修改稿日期:2003—1i-07
基金项目:国家自然科学基金(50103006;上海市纳米材料项目(0241项目06
作者简介:马文哲(1977-,男,硕士研究生. 通讯联系人:朱子康. E—
mail:zkzhu@https://www.360docs.net/doc/e615630126.html,
1408
无机材料学报 19卷——.—————————————————————————————————————————————一
的NaOH溶液,立即产生黑色粒子,电动搅拌6h后冷却至室温,再陈化6h;将制得的黑色粒子用钕铁硼磁铁分离,并用甲醇、去离子水反复洗涤,然后在超声波作用下重新分散在 100mL去离子水中得到悬浮液;将悬浮液在2000r/rain转速下离心分离30min后,弃去下层沉淀,然后用孔径为0.2#m的过滤装置过滤除去粗大粒子得到分散在水中的空心磁性Fe304纳米微球.
可以观察到,当上述实验制得的样品置于外加磁场中时,微球迅速发生沉降,当不加磁场时,短时间内观察不到纳米微球沉降,这种现象表明上述制得的样品具有超顺磁性?
图1空心磁性Fea04纳米微球的XRD图谱 Fig.1X-ray diffraction pattern of hollow Fe304nanospheres 2.3表征
用Shimadzu XRD一6000型x射线衍射 (XRD仪对样品进行物相分析,Cu—Ka 辐射,A=I.54060A,扫描速率为40/min;采用 Hitachi S-530型透射电子显微镜(TEM对样品进行形貌分析,加速电压为100kV.
3结果和讨论
3.1X射线衍射(XRD分析
图1所示的是空心磁性Fe304纳米微球的XRD图谱.结果表明,在实验条件下得到了结晶性能良好的反尖晶石结构的 Fe304,在图1中没有观察到Fe20a等杂质
峰的出现,由Scherrer公式计算Fe304的晶粒尺寸约为6nm.
3.2透射电子显微镜(TEM分析
图2(a所示的是上述实验制得的空心Fe304纳米微球的TEM照片,由图可见,磁性粒子基本呈规则的空心微球结构,外径为55--,75nm,分散良好,不发生团聚;壳的厚度为 7rim左右,该结果与Scherrer公式计算的晶粒尺寸符合得较好,空心纳米微球的壳可能是由 Fe304晶粒聚集而成的.
为了考察F127加量对实验结果的影响,在其它实验条件不变的情况下,把F127加量减小到o.29,实验结果的TEM照片见图2(b,由图2(b可见,当F127浓度较低时所制得的磁性Fea04纳米粒子包含了空心、夹心和实心三种情况,但粒径大小基本与图2(a一致. 结合F127嵌段共聚物的结构和性质及图2的实验结果,对磁性Fe304纳米微球的形成机理进行了推测:由于F127嵌段共聚物分子的PEO嵌段很长,使得生成的胶束有一层很厚的高度水化的外壳【5J除了众多的EO基团通过氢键键合
的水外,很长的PEO嵌段相互缠绕使得胶束外壳层还可以包裹相当部分的水【6】Fe2+、Fe3+和OH一进入外壳层内并发生了反应形成了磁性Fea04构成的球壳结构.
此外在图2(b中,实心结构和夹心结构的形成可能是由于Fe抖、Fea+和OH一在胶束内核中反应生成Fe304所致.通常的烷烃链表面活性剂胶束内核仅由疏水的烷烃链构成,极性基团和水分子均难以进入内核【71,但PEO—PPO.PEO嵌段共聚物胶束内核组成则不同,它们由PPO嵌段为主缠绕构成,掺有少量的PO基团和水[8,9|,同时当F127浓度较低时,胶束的内核较为松散,Fe¨、Fe3+和OH一进入了胶束内核层并在其中发生反应.
图2不同F127浓度下得到的Fe304纳米粒子的TEM照片
Fig.2TEM photographs of Fea04nanoparticles prepared at different concentration of F127
(aF127=4.09;(bF127=0.29
我们期望制备的空心超顺磁性Fe304纳米微球可以在靶向抗癌药物载体方面得到应用,具有无毒、无刺激、无免疫原性、可以溶于体液[10]等优良性质的聚氧乙烯一聚氧丙烯一聚氧乙烯嵌段共聚物可以将憎水性药物增溶进胶束内核【1lj,所以利用本文所述的方法还可以进一步得到包覆油溶性药物的超顺磁性Fe304纳米微
球,在外加磁场作用下可以实现抗癌药物的靶向传送,当外加磁场撤销后,无毒、生物可降解的Fe304粒子又可以重新分散, 从而减少抗癌药物对人体正常细胞的杀害,达到高效、低毒的目的.同时本文为制备具有空心结构的纳米微球提供了思路.
4结论
在聚氧乙烯.聚氧丙烯一聚氧乙烯嵌段共聚物F127作为模板的条件下采用共沉淀法制备了空心Fe304纳米微球,大小为55--一75nm,壳的厚度为7rim左右.所制得的纳米微球具有超顺磁性,在水溶液中分散良好、颗粒大小均匀.采用的方法简单易行,Fe304晶粒结晶性能良好,F127水溶液的浓度对纳米微球空心结构的形成有很大的影响.
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Preparation and Characterization
of Hollow Superparamagnetic Fe304 Nanospheres
MA Wen—Zhe,QIAN Xue-Feng,YIN Jie,ZHU Zi—Kang
(The School of Chemistry&Chemical Technology,Shanghai Jiaotong University,Shanghai 200240,China
Abstract:Hollow superparamagnetic Fe304nanospheres were prepared by CO—precipitating iron (IIand iron(IIIchloride salts in the presence of sodium hydroxide at 80。C.Triblock copoly— met F127was used aS template。The nanospheres were characterized by XRD and TEM。The experimental results show that the Fe304hollow nanospheres are uffiform and well dispersed,the diameter is from 55to 75nm and the shell thickness is about 7nm.
Key words hollow;superparamagnetic;nanospheres;Fe304;F127
空心超顺磁性Fe3O4纳米微球的制备与表征
作者:
马文哲 , 钱雪峰 , 印杰 , 朱子康作者单位:
上海交通大学化学化工学院,上海,200240刊名:
无机材料学报英文刊名:
JOURNAL OF INORGANIC MATERIALS年,卷(期:
2004,19(6被引用次数:8次
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本文链接:https://www.360docs.net/doc/e615630126.html,/Periodical_wjclxb200406030.aspx
纳米磁性空心微球及其与碳纳米管复合材料的制备及性能研究
目录 1前言 (1) 1.1纳米磁性空心微球概述 (2) 1.1.1纳米磁性空心微球研究现状 (2) 1.1.2纳米磁性空心微球的制备方法 (2) 1.1.3纳米磁性空心微球的应用 (8) 1.2稀土掺杂铁氧体吸波材料的研究现状 (10) 1.3碳纳米管的研究现状 (10) 1.4磁性碳纳米管复合材料的研究现状 (11) 1.5论文选题目的及意义 (12) 1.5.1论文选题目的及意义 (12) 1.5.2论文主要研究内容 (13) 2实验药品与仪器设备 (14) 2.1实验药品 (14) 2.2实验仪器 (15) 2.3样品的表征手段及条件 (15) 2.3.1X射线衍射分析(XRD) (15) 2.3.2扫描电镜分析(SEM) (16) 2.3.3透射电镜分析(TEM） (16) 2.3.4振动样品磁强计(VSM) (16) 2.3.5矢量网络分析仪 (16) 3钴铁氧体空心微球的制备及性能研究 (18) 3.1钴铁氧体空心微球的制备 (18) 3.1.1以聚苯乙烯(PS)球为模板法 (18) 3.1.2以碳微球为模板法 (18)
3.1.3溶剂热法 (19) 3.2钴铁氧体空心微球的表征与分析 (19) 3.2.1XRD分析 (19) 3.2.2形貌和粒径分析 (21) 3.2.3磁性能研究 (24) 3.2.4吸波性能研究 (26) 3.3本章小结 (27) 4钴锌、钴镍铁氧体空心微球的制备及性能研究 (28) 4.1钴锌、钴镍铁氧体空心微球的制备及性能研究 (28) 4.1.1钴锌铁氧体空心微球的制备 (28) 4.1.2钴镍铁氧体空心微球的制备 (28) 4.2钴锌、钴镍铁氧体空心微球的表征与分析 (28) 4.2.1XRD分析 (28) 4.2.2形貌和粒径分析 (29) 4.2.3磁性能研究 (31) 4.2.4吸波性能研究 (34) 4.3本章小结 (37) 5稀土掺杂钴锌铁氧体微球的制备及性能研究 (38) 5.1稀土掺杂钴锌铁氧体微球的制备 (38) 5.1.1镧掺杂钴锌铁氧体微球的制备 (38) 5.1.2铈掺杂钴锌铁氧体微球的制备 (38) 5.1.3钕掺杂钴锌铁氧体微球的制备 (38) 5.2稀土掺杂钴锌铁氧体微球的表征与分析 (38) 5.2.1XRD分析 (38) 5.2.2形貌和粒径分析 (39) 5.2.3磁性能研究 (40) 5.2.4吸波性能研究 (44)
空心微球型材料的制备及应用进展
空心微球型材料的制备及应用进展／孙瑞雪等 ? １９ ? 空心微球型材料的制备及应用进展。 孙瑞雪 李木森吕宇鹏 （山东大学材料科学与工程学院，济南２５００６１） 摘要 空心微球型材料由于具有特殊的空心结构而致使其具有许多独特的物理化学性质，因而具有广阔的应 用前景。综述了近几年来空心微球材料的制备方法，如喷雾反应法、模板法、微乳液聚合法等，并简要介绍了空心微球 型材料在药物输送系统、催化剂及建材等应用方面的研究进展。 关键词 空心微球制备应用 ＰｒｏｇｒｅｓｓｉｎＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＨｏｌｌｏｗ Ｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｓ ＳＵＮＲｕｉｘｕｅ ＬＩ ＭｕｓｅｎＬＵＹｕｐｅｎｇ （ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｎａｎ２５００６１） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅｉｒｉｎｎｅｒｈｏｌｌｏｗｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｔｈｅｈｏｌｌｏｗｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｓｈａｖｅｎｌａｎｙｓｐｅｃｉａｌｐｈｙｓｉｃａｌａｎｄｃｈｅｍｉ— ｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｈａｖｅｅｘｔｅｎｓｉｖｅｐｏｔｅｎｔｉａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ． Ｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｏｆｔｈｅｈｏｌｌｏｗｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｓ，ｓｕｃｈ ａｓ ｓｐａｒｙ ｄｒｙｉｎｇｍｅｔｈｏｄ，ｔｅｍｐｌａｔｉｎｇｍｅｈｔｏｄ，ｅｍｕｌｓｉｏｎｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ，ａｎｄｉｔｓａｐｐｈｃａｔｉｏｎｉｎｄｒｕｇｄｅｌｉｖｅｒｙｓｙｓｔｅｍ，ｃａｔａｌｙｚｅｒ ａｎｄｂｕｉｌｄｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓｆｉｅｌｄｓ ａｒｅ ｒｅｖｉｅｗｅｄ． ＫｅｙｗｏｒｄｓｈｏＵｏｗｍｉｃｏｓｐｈｅｒｅ，ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ，ａｐｐ“ｃａｔｉｏｎ ０ 引言 近几年来，空心微球由于其独特的特性如密度小、比表面积 大、热稳定性和表面渗透性好以及较大的内部空间而受到越来越多的关注和研究［１］。许多材料如无机材料（沸石、羟基磷灰石等）、高分子材料（聚苯乙烯等）、金属氧化物（二氧化钛、氧化铝 等）以及半导体材料（氧化镓、氮化镓等）等均已被制成空心球结 构而呈现出常规材料所不具备的特殊功能，因而广泛地应用于药物缓释／控释系统、色谱分离、催化剂、涂料、微反应器以及光电材料等众多领域［２￣７］。目前，制备空心微球的方法主要有喷雾反应法、模板法、微乳液聚合法以及界面缩聚法等。本文主要介绍了近几年来国内外空心微球型材料的制备方法及其在应用方面的研究进展。 １ 空心微球型材料的制备 制备空心微球的方法较多，但是不同类型的材料需要用不 同的制备方法才能够赋予材料特定的结构和表面性能，进而满足各种应用的要求。有研究者指出［８］，目前空心微球型材料的应用和商业化受到限制的主要原因是因为空心微球的制备过程较为复杂，不易于产业化。因此，根据不同的需要，为各种材料寻找一种简单的制备空心微球的方法是非常重要和有意义的。 １．１高温熔解和喷雾反应法 高温熔解法制备空心微球的基本原理是：在较高的温度下， 将各种形状的固体颗粒熔融，并以一定的速度喷入液体介质中 冷却，形成球形颗粒。由于熔融颗粒在飞行的过程中，其内部含有的水蒸气或因本身材料分解而形成的气体在颗粒内部聚集，然后经由颗粒表面的微孔释放，从而形成空心的结构，其步骤如图１所示。 不规则形状颗粒 熔融液滴 气体聚集于颗粒内部 空心微球 图１高温熔解法制备空心微球的一般步骤 Ｆｉｇ．１耐ｐｉｃａｌｐｒｏｃｅｄｕｒｅｆｏｒ ｈｉ曲ｔｅＩｎｐｅｍｔｕｒｅｓｍｅｌｔｉ呜 ｐＩｑ婀确ｔｉ帆ｏｆ ｈｏｌｌｏｗ哪舳ｅｒ鹤 ＫａｒｏＩｙ等［９］采用热喷涂的方法制备了粒径为４０肛ｍ左右的 空心氧化铝微球，认为原始粉末具有多孔的结构以及较高的含水量更有利于空心球的形成。另外，我们课题组［１０’１１］采用等离 子喷涂的方法将羟基磷灰石粉末喷入水中制备了粒径在４０～５０“ｍ之间的羟基磷灰石的空心微球，其形貌如图２所示。通过选择不同的喷涂工艺参数和原始粉末可以控制空心微球的形 图２羟基磷灰石空心微球的形貌 Ｆｉ吕２ １１ｌｅ唧ｈｏｌｏｇｙ ｏｆｔｈｅｈｏ¨ｏｗｈｙｄｒｏ科ａｐａｔｉｔｅ ｍｉｃｒｏｓｐｈｅ煅 ＊山东省科技发展计划资助项目（０３２０４０１０５） 吕宇鹏：联系人，男，教授，主要从事生物医用材料的研究 Ｔｅｌ：０５３１—８３９５９６６ Ｅ－ｍａｉｌ：ｄｘｂ＠ｓｄｕ．ｅｄｕ．ｃｎ 万方数据
纳米空心微球
二氧化硅中空纳米微球及其导热系数小结纳米中空微球的制备与性能研究是近年来纳米科技领域的热点领域，此种材料具有中空的形态结构，粒径在纳米至微米级，具有大比表面积，低密度，稳定性好的特点[1]。由于其内部的空心结构可容纳大量的客体分子或大尺寸的客体，可以产生一些奇特的基于微观“包裹”效应的性质，使得空心微球材料在医药、生化和化工领域都有重要的作用，其大比表面积低密度等特点也是一种很好的催化材料和轻体材料[2,3]。此外中空纳米微球还具有良好的隔热性能在保温隔热领域也有良好的应用前景。 1.中空纳米微球的表征方法 2.1 扫描电镜（SEM） SEM可被用来直接观察样品的外观形貌，但不能确定内部结构。 2.2 透射电镜（TEM） TEM 是观察样品形状和内部结构最常用的表征方法。从TEM 照片上可测量出空心球的大小，球壳的厚度；用HTEM 还可以观察到球壳的微观结构。 2.3 X射线衍射（XRD） 通过对X 射线衍射分布和强度的分析可获得空心微球的晶体结构等信息。 2.4 氮气吸附 氮气吸附法可用于测试形成过程中孔径变化以及空心球内比表面积。冷文光等[1]通过氮气吸附-脱附测试研究空心微球被四氢呋喃溶解之前后的孔径分布和形貌对比。 2.4 X射线光电子能谱（XPS） XPS 是应用于分析粒子表面成分最为广泛的一种表征方法，主要分析表面元素组成、价态及含量的信息。对于空心球结构的材料，通过XPS 分析可以得到球壳的化学组成及各种成分的含量，同时可以检测出核模板是否完全去除，为空心结构的确认提供可靠的依据[2,3]。 2.5 红外光谱（FTIR） 利用FTI R 可得到材料所含有的重要官能团信息。如果在处理材料的过程中研究FTI R 中特定基团吸收峰的位移，以及某些吸收峰的出现或消失情况，还可得出材料在处理过程中的变化情况。冷文光等[1]通过红外光谱验证聚苯乙烯/二氧化硅杂化空心微球是由二氧化硅与聚苯乙烯链段共同组成。 除此之外空心微球的表征方法还有热重分析（TG）、小角X 射线散射（SAXS）、核磁 共振、磁谱等方法[1,2,3]。 2.中空纳米微球的合成 2.1模板法 模板法是制备中空纳米微球使用较为多的一种，先以特定物质制成球形模板，然后在外侧包覆上所需材料形成外壳，最后将内部模板去除就得到空心球体结构。按照外部壳体的生长方式可分为溶胶凝胶法和层层自组装法[2]。 2.1.1溶胶凝胶法 溶胶凝胶法是利用有机硅烷的水解缩合反应在模板的表面形成二氧化硅层。其优点是通过调整聚合物尺寸、聚集情况以及溶剂可以实现对胶束的尺寸和形貌进行控制。罗花娟等[4]发现在制备过程中氨水、TEOS的用量会影响到空心球的内径和空心球的壁厚，溶解模板时的温度也会对空心球的形貌产生影响。 2.1.2层层自组装法（LBL） 由G.Decher等在1991年提出，通过利用不同带电物质静电吸附作用，层层沉积。这种方法的优势在于通过调整末班尺寸和沉积的量可以更加简便的对中空二氧化硅的内径、壁厚进行控制，但其实验的设计和操作以及模板的去除都相对繁琐[2,3]。
纳米材料的制备与表征摘录(打印)
纳米材料的制备与表征方法摘录 作者姓名：彭家仁 单位：五邑大学广东江门 摘要:被誉为“21世纪最有前途的材料”的纳米材料同信息技术和生物技术一样已经成为21世纪社会经济发展的三大支柱之一和战略制高点。由于纳米材料的特殊结构以及所表现出来的特异效应和性能,使得纳米材料具有不同于常规材料的特殊用途。本文就纳米材料的结构特性和性能、应用及制备方法与表征进行了综述。旨在为纳米材料的应用及其制备提供理论指导。 关键词:纳米材料;结构特性;特异效应；应用;制备方法 Methods of Preparation and Characterization of nano-materials Kevin Peng (WUYI University Jiangmen Guangdong) Abstract:The nano-materials known as“the most promising material in the21st century”along with the information technology and the biotechnology has become one of the three pillars of the socio-economic development and the strategic high ground in the21st century.Because of the special structure of the nano-materials,as well as its specific effects and performance,thenano-materials have the special purposes other than the conventional materials. In this paper,we search for the structural properties,specific effect and the performance and the Synthesis and Characterization of nano-materials.The purpose is to provide theoretical guidance for the application and preparation of nano-materials. Keywords:nano-materials;structural properties;specific effect;applications;preparation methods 0前言 从人类认识世界的精度来看,人类的文明发展进程可以划分为模糊时代(工业革命之前)、毫米时代(工业革命到20世纪初)、微米和纳米时代(20世纪40年代开始至今)。自20世纪80年代初,德国科学家Gleiter提出“纳米晶体材料”的概念,随后采用人工制备首次获得纳米晶体,并对其各种物性进行系统的研究以来,纳米材料已引起世界各国科技界及产业界的广泛关注。纳米材料是指特征尺寸在纳米数量级(通常指1～100nm)的极细颗粒组成的固体材料。从广义上讲,纳米材料是指三维空间尺寸中至少有一维处于纳米量级的材料。通常分为零维材料(纳米微粒),一维材料(直径为纳米量级的纤维),二维材料(厚度为纳米量级的薄膜与多层膜),以及基于上述低维材料所构成的固体。从狭义上讲,则主要包括纳米微粒及由它构成的纳米固体(体材料与微粒膜)。纳米材料的研究是人类认识客观世界的新层次,是交叉学科跨世纪的战略科技领域。
磁性纳米材料论文
1 磁性纳米材料的定义和进展 纳米材料又称纳米结构材料,是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围内的材料(1 - 100nm) ,或由它们作为基本单元构成的材料,是尺寸介于原子、分子与宏观物体之间的介观体系,因此,纳米磁性材料的特殊磁性可以说是属于纳米磁性。而纳米磁性材料和纳米磁性又分别是纳米科学技术和纳米物性的一个组成部分。 颗粒的磁性,理论上始于20 世纪初期发展起来的磁畴理论,理论与实验表明:当磁性微粒处于单畴尺寸时,矫顽力将呈现极大值。铁磁材料,如铁、镍、钻等磁性单畴临界尺寸大约处于l0 nm 量级,在应用上,可以作为高矫顽力的永磁材料和磁记录材料。由于颗粒磁性与其尺寸有关,若尺寸进一步减小,颗粒将在一定的温度范围内将呈现出超顺磁性。利用微粒的超顺磁性,人们在50 年代开始对镍纳米微粒的低温磁性进行了研究,提出了磁宏观量子隧道效应的概念,并在60 年代末期研制成了磁性液体。60 年代非晶态磁性材料的诞生为磁性材料增添了新的一页,也为80 年代纳米微晶磁性材料(纳米微晶软磁材料、纳米复合永磁材料) 的问世铺平了道路。80 年代以后,在理论与实验二方面,开始对纳米磁性微粒的磁宏观量子隧道效应进行研究,现已成为基础研究的重要课题之一。如1988 年首先在Fe/ Cr 多层膜中发现了巨磁电阻效应,叩开了新兴的磁电子学的大门,为纳米磁性材料的研究开拓了新的领域[2 - 4 ] 。 2 磁性纳米材料的特点 量子尺寸效应: 材料的能级间距是和原子数N 成反比的,因此,
当颗粒尺度小到一定的程度,颗粒内含有的原子数N 有限,纳米金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散,纳米半导体微粒则存在不连续的最高被占据分子轨道和最低未被占据的分子轨道,能隙变宽。当这能隙间距大于材料物性的热能,磁能,静电能,光子能等等时,就导致纳米粒子特性与宏观材料物性有显著不同。例如,导电的金属在超微颗粒时可以变成绝缘体,磁矩的大小和颗粒中电子是奇数还是偶数有关,比热亦会反常变化,光谱线会产生向短波长方向的移动,这就是量子尺寸效应的宏观表现。 小尺寸效应:当粒子尺度小到可以与光波波长,磁交换长度,磁畴壁宽度,传导电子德布罗意波长,超导态相干长度等物理特征长度相当或更小时,原有晶体周期性边界条件破坏,物性也就表现出新的效应,如从磁有序变成磁无序,磁矫顽力变化,金属熔点下降等。 宏观量子隧道效应:微观粒子具有穿越势垒的能力,称为量子隧道效应。而在马的脾脏铁蛋白纳米颗粒研究中,发现宏观磁学量如磁化强度,磁通量等也具有隧道效应,这就是宏观量子隧道效应。它限定了磁存储信息的时间极限和微电子器件的尺寸极限。 3 磁性纳米材料的应用 由于纳米磁性材料具有多种特别的纳米磁特性,可制成纳米磁膜(包括磁多层膜) 、纳米磁线、纳米磁粉(包括磁粉块体) 和磁性液体等多种形态的磁性材料,因而已在传统技术和高新技术、工农业生产和国防科研以及社会生活中获得了多方面的广泛而重要的应用
空心纳米微球的制备及研究进展
湖州师范学院2012—2013学年第一学期 《纳米材料结构与性能》期末考查试卷 学院生科院班级100926 学号43 姓名成绩 论文(共100分) 根据本课程所学内容，查找国内外相关文献，围绕纳米材料的结构特性、制备方法、应用前景等撰写一篇3000字以上的综述性论文。论文题目五选一：(1) 一维纳米阵列的生长及其研究进展；(2) 空心纳米球的制备及其研究进展； (3) 纳米太阳电池材料研究进展；(4) 纳米光催化材料研究进展；(5) 上转换纳米材料的合成及其光学性能。 通过广泛阅读中、英文的论文文献，结合国内外在所选论题方面的研究现状及发展前景，阐述自己对纳米材料及纳米科技的认识。 要求： (1)针对性强，严格围绕所选论题； (2)论文除正文外还应包含100字左右的中、英文的摘要300及3 －5个关键词； (3)参考文献部分文献数应不少于5篇； (4)论文格式严谨； 论文字数不少于3000字。
空心纳米球的制备及其研究进展 摘要：空心纳米球作为一种新的纳米结构，其特有的核——壳空心结构及纳米厚度的壳层使它具有许多优异的物理化学性能。因此其在医学、制药学、材料学、染料工业等领域具有良好的应用前景。本文综述了近年来空心纳米球制备的主要方法：模板法、微乳液聚合法、自组装法，以及几种最新方法的研究和开发的最新进展，重点阐述各法的制备方法和原理，并简评其优缺点和应用领域。最后展望了空心纳米球的发展前景。 关键词：空心纳米球、制备方法、研究进展 1引言 空心纳米球由于具有低密度、高比表面积、中空结构及特殊的力学性能，在催化材料、光电材料、磁性材料、生物医药材料及轻体材料等领域有重要的应用前景。由于纳米空心球材料的优异性能及广阔应用前景，其开发研究引起了人们的广泛关注，现已形成制备纳米空心球的多种方法，如模板法[6,13,14]、微乳液法[7,10,16]、自组装法[15]等，已制备出Fe O4[6]，SiO2[13,14]，ZnSe [16]等纳米空心球。 3 这些方法往往步骤较多，操作复杂，条件苛刻。因此，各大实验者积极创新，比如采用水热法与微乳法结合[2]，模板法与溶胶—凝胶法的结合[12]等方法，甚至发明了电火花—超声复合加工法等其他新型制备法。 模板可以分为：conventional hard template,sacrificial template,soft template和template-free methods,那么微乳液法和胶束法可以归类于soft template。自组装法在一定程度上需要用到模板。因此本文将从模板法、自组装法两大类方法展开介绍，重点阐述各法的制备方法和原理，并总结近年来研究和开发的最新进展，简评其优缺点和应用领域。 2模板法 模板法是制备空心纳米球的重要方法，也是最常用的方法。如图1所示，先通过控制前驱体在模板表面沉积或反应，形成表面包覆层；然后用溶解、加热或
聚苯胺空心管和空心微球的制备
超声辅助合成聚苯胺空心管及聚苯胺空心球 谭建雄徐沛思孙丰强 (华南师范大学化学与环境学院 , 广东广州510006) 摘要以水杨酸为“软模板”，超声辅助合成了聚苯胺空心管及聚苯胺空心球，通过扫描电子显微镜（SEM）主要考察了反应温度、超声及超声时间长短、初始反应温度、引发剂过硫酸铵的用量以及水的用量等对聚苯胺形貌的影响。结果表明超声及室温条件有利于聚苯胺空心管的形成；较高的初始反应温度对低温制备聚苯胺空心微球有利；室温制备聚苯胺空心微球时，引发剂过硫酸铵的用量以及水的用量是影响聚苯胺形貌的两个重要的因素。 关键词：超声，聚苯胺，空心管，空心球 1前言 材料的形貌和结构决定了它们的性能，所以具有不同寻常的复杂形貌和结构的聚合物材料引起人们的极大关注。聚合物空心球的空心结构使其具有容纳大量客体分子的能力，从而在传递控制、轻质填料、催化作用等领域上有很大的潜在应用[1]。 最近,导电聚合物的空心微球结构由于在微胶囊包覆、药物输送、人工细胞和生物活性成分保护(如蛋白质、酶和DNA等)等领域具有广阔的应用前景,而受到广泛的关注[2]。在众多的导电聚合物中，聚苯胺(PANI)具有原料易得、结构和性能可控、合成简便、环境稳定性好等特点，是当前最具应用前景的导电聚合物品种之一[3]。空心的导电聚合物微球和粒径相同的实心导电聚合物电导率几乎相同,且空心导电聚合物微球由于自己特殊的结构特点而具有更好的可加工性和电磁性能。将此种材料应用于雷达波吸收材料的研究中,可充分发挥出中空微球质量轻,电磁性能好的优点[4]。同时聚苯胺空心球的高比表面积、低渗透率和密度使其在微反应器、生物传感器、色素合成、能量储备上的潜在应用是独一无二的。 一维聚苯胺材料的化学合成方法有模板法（template method）、接种聚合法（seeding polymerization）、界面聚合（interfacial polymerization）、稀溶液聚合（dilute polymerization）[5]。 空心球结构的制备通常采用“模板法”（硬模板） [6]，但是，由于模板的使用，模板必须通过溶解或者热分解除去，以便得到一个中空的内部。这使得制备过程变得繁琐复杂，并且在除去模板的过程中难免会造成空心球结构的损坏。廉价和环保的一步合成聚合物空心球方法是非常需要的。万梅香等[7]提出了一种“无模板”的方法制备导电聚合物微／纳米结构，以水杨酸为掺杂剂制备聚苯胺，
纳米材料的制备以及表征教学总结
纳米材料的制备以及表征 纳米科技作为21世纪的主导科学技术，将会给人类带来一场前所未有的新的工业革命。纳米科技使我们人类认识和改造物质世界的手段和能力延伸到原子和分子。纳米材料是目前材料科学研究的一个热点，纳米材料是纳米技术应用的基础。科学家们正致力于研究对纳米材料的组成、结构、形态、尺寸、排列等的控制，以制备符合各种预期功能的纳米材料。 低维纳米材料因其具有独特的物理化学特性以及在各个同领域的广泛应用 而受到国内外许多科研小组的广泛关注。钒氧化物纳米材料因为具有良好的催化性能、传感特性及电子传导特性而成为研究低维纳米材料物理化学现象的理想体系。尤其是对钒氧化合物纳米线、纳米带、纳米管的结构与性能的研究日益深入。另外，稀土正硼酸盐纳米材料因其独特的发光性能、电磁性能引起了广大科研小组的浓厚兴趣，是低维纳米材料领域研究的一个热点内容。 1.绪论 1.1纳米材料的发展概况 早在60年代，东京大学的久保良吾(Kubo)就提出了有名的“Kubo效应”， 认为金属超微粒子中的电子数较少，而不遵守Femri统计，并证实当结构单元变得比与其特性有关的临界长度还小时，其特性就会发生相应的变化。70年代末80年代初，随着干净的超微粒子的制取及研究，“Kubo效应”理论日趋完善， 为日后纳米技术理论研究打下了基础。人们对纳米颗粒的结构、形态和特性进行了比较系统的研究，描述金属微粒费密面附近电子能级状态的久保理论日趋完善，并且用量子尺寸效应成功地解释了超微粒子的某些特性[3]。最早使用纳米颗粒 制备三维块体试样的是德国萨尔兰大学教授H.Gletier，他于1984年用惰性气体蒸发、原位加压法制备了具有清洁表面的纳米晶Pd、cu、Fe等[4]，并从理论及性能上全面研究了相关材料的试样，提出了纳米晶材料的概念，成为纳米材料的创始者。1987年美国Argon实验室sigeel博士课题组用相同方法制备了纳米陶 瓷TIOZ多晶体。纳米技术在80年代末和90年代初得到了长足发展，并逐步成为一个纳米技术体系。1990年7月，第一届国际纳米科技会议在美国巴尔的摩 召开，标志着纳米科学技术的正式诞生;正式提出了纳米材料学、纳米生物学、
纳米磁性材料的制备和研究进展综述教案资料
纳米磁性材料的制备和研究进展综述 一．前言 纳米材料又称纳米结构材料 ,是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围内的材料 (1-100 nm) ,或由它们作为基本单元构成的材料 ,是尺寸介于原子、分子与宏观物体之间的介观体系。磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的，在外加磁场H 作用下，必有相应的磁化强度M 或磁感应强度B，它们随磁场强度H 的变化曲线称为磁化曲线（M～H或B～H曲线）。因此 ,纳米磁性材料的特殊磁性可以说是属于纳米磁性。 司马迁《史记》记载黄帝作战所用的指南针是人类首次对磁性材料的应用。而今纳米磁性材料广泛应用于生物学，磁流体力学，原子核磁学，机体物理学，磁化学，
天文学，磁波电子学等方面。随着雷达、微波通信、电子对抗和环保等军用、民用科学技术的,微波吸收材料的应用日趋广泛 ,磁性纳米吸波材料的研究受到人们的关注。纳米磁性材料也对人们的生产与生活带来诸多的利益。 本次综述，主要针对磁性纳米材料的制备方法和研究进展两个问题进行阐述。首先，介绍磁性纳米材料的发展历史，可以追溯到黄帝时期。其次，介绍磁性纳米材料的分类。------再次，重点介绍磁性纳米材料是怎么制备的。其制备方法一般分为三大类：1.由上到下，即由大到小，将块材破碎成纳米粒子，或将大面积刻蚀成纳米图形等。2.由下到上，即由小到大，将原子，分子按需要生长成纳米颗粒，纳米丝，纳米膜或纳米粒子复合物 3. 气相法、液相法、固相法等。第四、介绍磁性纳米材来噢的现状和发展前景。最后，将全文主题扼要总结，并且找出研究的优缺点和差距，提出自己的见解。 二、主题 1、纳米磁性材料的发展史 磁性材料是应用广泛、品类繁多、与时俱进的一类功能材料，磁性是物质的基本属性之一。人们对物质磁性的认识源远流长，早在公元前四世纪,人们就发现了天然的磁石(磁铁矿Fe3O4),，据传说，那是黄帝大战蚩尤于涿鹿，迷雾漫天，伸手不见五指，黄帝利用磁石指南的特性，制备了能指示方向的原始型的指南器，遂大获全胜．古代取其名为慈石，所谓“慈石吸铁，母子相恋”十分形象地表征磁性物体间的互作用。人们对物质磁性的研究具有悠久的历史,是在十七世纪末期和十八世纪前半叶开始发展起来的。1788年,库仑(Coulomb)把他的二点电荷之间的相互作用力规律推广到二磁极之间的相互作用上。1820年,丹麦物理学家奥斯特(Oersted)发现了电流的磁效应;同年法国物理学家安培(Ampere)提出了分子电流假说,认为物质磁性起源于分子电流。
纳米SiO2空心微球对重金属离子的吸附特性
第 23 卷第 6 期中国有色金属学报 2013 年 6 月 V ol.23 No.6 The Chinese Journal of Nonferrous Metals June 2013 文章编号：1004-0609(2013)06-1661-05 纳米 SiO2 空心微球对重金属离子的吸附特性 刘 纯 1, 2 ，殷恒波 2 ，石莉萍 1 ，王爱丽 2 ，吴占敖 3 ，吴 刚 3 ，姜 涛 3 ，沈玉堂 2 ，姜廷顺 2 (1. 北华大学 化学与生物学院，吉林132013； 2. 江苏大学 化学化工学院，镇江 212013； 3. 中国人民解放军第359医院，镇江 212001) 摘 要：选用具有高比表面、强吸附能力的二氧化硅纳米空心微球作吸附剂，对 Pb 2+ 、Cu 2+ 及 Cr 3+ 的吸附性能进 行测试。利用 Langmuir 线性方程对吸附平衡数据进行拟合。结果表明：二氧化硅纳米空心微球对重金属离子具 有较高的饱和吸附量，分别为1.256、0.681、0.563 mmol/g。饱和吸附量与重金属离子的共价指数及电荷密度有很 强的相关性，随着共价指数增加或电荷密度的降低，饱和吸附量增大；吸附常数与重金属离子电场强度(有效核电 荷数)有关，随着有效核电荷数的增加，吸附常数增大。此吸附过程具有化学吸附特征，再生的吸附剂可以重复使 用。 关键词：纳米SiO2 空心微球；重金属离子吸附；Langmuir 线性方程 中图分类号：O613.72；O647.31 文献标志码：A Adsorbability characteristic of hollow SiO2 nanospheres for heavy metal ions LIU Chun 1, 2 , YIN Heng-bo 2 , SHI Li-ping 1 , WANG Ai-li 2 , WU Zhan-ao 3 , WU Gang 3 , JIANG Tao 3 , SHEN Yu-tang 2 , JIANG Ting-shun 2 (1. School of Chemistry and Biology, Beihua University, Jilin 132013, China? 2. Faculty of Chemistry and Chemical Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, China? 3.Chinese PLA 359 Hospital, Zhenjiang 212001, China) Abstract: The adsorbability of hollow SiO2 nanospheres of high adsorption capacity and large specific surface area for Pb 2+ , Cu 2+ , and Cr 3+ ions was investigated. The absorbtion equilibrium data were fitted by Langmuir linear equation. The results show that hollow SiO2 nanospheres have high adsorption capacity for heavy metal ions, the adsorption capacities for Pb 2+ , Cu 2+ and Cr 3+ ions are 1.256, 0.681, and 0.563 mmol/g, respectively. As the fitting data shown, there is a strong correlation between the adsorption capacity and ion characteristics (covalent index and charge density). The adsorption capacity increases with the increase in covalent index or decrease in charge density. The adsorption constant is related to electric field intensity of ion (effective nuclear charge), and the adsorption constant increases with the increase in effective nuclear charge of ion. This adsorption process should belong to chemisorption. The regenerated adsorbent can be reused many times. Key words:hollow SiO2 nanosphere?heavy metal ion adsorbtion?Langmuir linear equation 含重金属的废水主要来源于采矿、金属加工、制 革、药品、橡胶、塑料以及木材加工等行业 [1] 。富含 重金属的废水污染水源及土壤，可直接危及动植物的 生存，还可经生物链被生物吸附和富集，最终在人体 基金项目：江苏省教育厅基金资助项目(11KJB530002, CX10B-259Z)；吉林省教育厅“十二五”规划项目(吉科教合字[2011]第 140 号) 收稿日期：2012-05-30；修订日期：2013-03-08 通信作者：殷恒波，教授，博士；电话：0511-88787591；E-mail: yin@https://www.360docs.net/doc/e615630126.html,
空心纳米球的制备方法及其研究进展
空心纳米球的制备方法及其研究进展 摘要: 空心纳米球作为一种新的纳米结构, 其特有的核-壳空心结构及纳米厚度的壳层使它具有许多优异的物理化学性能, 从而在医学、制药学、材料学、染料工业等领域具有很好的应用前景。本文综述了微乳液聚合法、模板法和由模板法发展而来的L-b-L 自组装法制备无机材料空心纳米球的一般过程及原理, 最后总结了空心纳米球材料的研究进展。 1 引言 探索新的纳米结构已成为近年来物理、化学、材料等领域的研究热点之一。如今已问世的纳米结构有准一维纳米材料包括纳米管、纳米线、纳米棒和纳米电缆等, 而且这些纳米结构材料的制备技术已日趋成熟并逐步实用化。 空心纳米球作为一种新的纳米结构, 其一个明显的特征就是具有很大的内部空间及厚度在纳米尺度范围内的壳层。这种特殊结构使它可作为客体物质的载体, 从而在医学和制药学领域应用范围很广。此外, 空心球的特殊空心结构还使得这种材料与其块体材料相比具有比表面积大、密度小等很多特性, 因此空心纳米球的应用范畴不断扩大, 已扩展到材料科学、染料工业等众多领域。可作为轻质结构材料[ 1] 、隔热、隔声和电绝缘材料[ 2] 、颜料、催化剂载体[ 3] 等。 由于空心纳米球材料的优异性能及广阔应用前景, 其开发研究引起了人们的广泛关注, 现已形成制备空心纳米球的多种方法, 如模板法[ 4, 5] 、吸附技术[ 5] 、喷雾高温分解法[ 6, 7] 、超声化学法[ 8] 、水热法[ 9] 等。用这些方法已成功制备出CdS[ 10] 、ZrO2[ 11] 、金属Ag[ 12, 13] 、TiO2[ 14] 、Si[ 15] 、SnO2[ 1 6] 等多种无机材料空心纳米球,及聚合物空心纳米球, 如PSt [ 17, 18] 、聚甲基丙烯酸甲酯[ 19] 等。 目前关于空心纳米球的报道多局限于空心球的制备, 而对具体制备方法的阐述则比较少。模板法作为最常用的一种制备方法被广泛地用于各种材料的空心纳米球的制备中, 而其在聚合物空心纳米球制备中的应用已有文献综述报道[ 20] , 且技术已相对成熟。因此本文将综述使用微乳液聚合法、模板法和由模板法发展而来的L-b-L 自组装法制备无机材料空心纳米球的一般过程及原理。 2.1 Microemulsion method Microemul sion technology was applied to produce polymer in the 1980s. Stoffer et al[ 45] fir stly polymerized the methyl methacrylate (MMA) and methacrylate (MA) by microemulsion technology. Since then , the microemul sion technology as a roused widespread concern. And now it has become an important approach to prepare the hollow nanospheres , especially for those that the diameter is small (minimum 10 ～60nm) . The preparation process has three steps[ 46] : firstly ,precur sors of target product s hydrolyze and generate oxide with aquifer or hydroxides on the surface of the droplet of microemul sion ; afterwards , the stable colloidal particles that is produced by polycondensation coat and form the core-shell structure of emul sion and gel ; at last , water or organic solvent are used to separate the product f rom the microemulsion. Then hollow nanospheres can be prepared. The process is shown in Fig. 1.
二氧化锰纳米材料的制备与表征
二氧化锰纳米材料的制备与表征 [摘要] 研究以KMnO4为氧化剂用水热合成法制备MnO2不同纳米晶型的过程，并以X射线衍射(XRD),透射电镜(TEM)等方法对其进行了表征。结果表明，在水热反应过程中，反应时间改变会使MnO2晶型及其形貌发生转变。 [关键词] 二氧化锰晶型水热合成纳米结构α-MnO2 β-MnO2 1.引言 纳米结构无机材料因具有特殊的电、光、机械和热性质而越来越受到人们的重视。锰氧化合物不仅资源丰富、价格低廉、对环境无污染，而且具有多变的组成、复杂的结构、奇特的功能，因而在电子、电池、催化、高温超导、巨磁阻材料、陶瓷等领域显示出广阔的应用前景，所以其制备方法、结构表征、反应机理及应用的研究备受瞩目。其中MnO2作为一种重要的无机功能材料，在催化和电极材料等领域中已得到广泛的应用。 Xie 等证实空壳海胆结构的α-MnO2作为锂电池的阴极材料比实心海胆状α-MnO2和单分散α-MnO2 纳米棒更有效；Yang等报道氧化锰纳米棒对甲基蓝的氧化分解反应具有良好的催化效果；Ma等也证明了层状二氧化锰纳米带是充电锂电池理想的阴极材料。目前研究较多的是MnO2和锰酸盐,常用的制备方法有固相合成法、溶胶凝胶法、沉淀法等。 通常MnO2的活性随其所含结晶水的增加而增强,结晶水能促进质子在固体相中的扩散，因此γ- MnO2是各种晶型MnO2中活性最佳的。但在非水溶液中, MnO2 所含的结晶水反而会使它的活性下降。如在Li-MnO2电池正极材料中，以α-MnO2性能最差，含少量水分的γ-MnO2较差，无结晶水的β-MnO2较好，γβ-MnO2(混合)最好。所以γ-MnO2 在作为阴极材料之前，必须对其进行热处理，并且要除去水分，使晶型结构从γ-MnO2 转变为γβ-MnO2相(混合，以β相含量为65%～80%为最优)。再者，在固体二氧化锰有着较为复杂的晶型结构，如α、β、γ等5种主晶及30余种次晶，因此需要深入理解二氧化锰晶型转变机制。MnO2材料的微观形貌对于其应用有着重要的意义。 本实验以KMnO4和MnSO4·H2O为原料,采用水热合成法在高温反应釜条件下制备MnO2纳米晶型，并借助XRD、SEM、IR等技术对其进行了表征。 2.实验部分 2. 1 试剂与仪器 硫酸锰(分析纯)，中国上海通亚精细化工厂；高锰酸钾(分析纯)，宿州化学试剂厂；盐酸（分析纯），上海博河精细化学品有限公司。
无机材料纳米空心球的制备方法研究进展_严春美
无机材料纳米空心球的制备方法研究进展* 严春美,罗贻静,赵晓鹏 (西北工业大学电流变技术研究所,陕西西安710072) 摘 要: 探索新的纳米结构已成为近年来物理、化学、材料等领域的研究热点之一。纳米空心球作为一种新的纳米结构,其特有的核-壳空心结构及纳米厚度的壳层使它具有许多优异的物理化学性能,从而在医学、制药学、材料学、染料工业等领域具有很好的应用前景。本文综述了模板法和由模板法发展而来的L-b-L自组装法制备无机材料纳米空心球的一般过程及原理,最后展望了纳米空心球材料的发展前景,并探讨了目前在无机材料纳米空心球研究领域中存在的问题。关键词: 无机材料纳米空心球;模板法;L-b-L自组装法 中图分类号: TB383文献标识码:A 文章编号:1001-9731(2006)03-0345-06 1 引 言 探索新的纳米结构已成为近年来物理、化学、材料等领域的研究热点之一。如今已问世的纳米结构有准一维纳米材料包括纳米管、纳米线、纳米棒和纳米电缆等,而且这些纳米结构材料的制备技术已日趋成熟并逐步实用化。 纳米空心球作为一种新的纳米结构,其一个明显的特征就是具有很大的内部空间及厚度在纳米尺度范围内的壳层。这种特殊结构使它可作为客体物质的载体,从而在医学和制药学领域应用范围很广。此外,空心球的特殊空心结构还使得这种材料与其块体材料相比具有比表面积大、密度小等很多特性,因此纳米空心球的应用范畴不断扩大,已扩展到材料科学、染料工业等众多领域。可作为轻质结构材料[1]、隔热、隔声和电绝缘材料[2]、颜料、催化剂载体[3]等。 由于纳米空心球材料的优异性能及广阔应用前景,其开发研究引起了人们的广泛关注,现已形成制备纳米空心球的多种方法,如模板法[4,5]、吸附技术[5]、喷雾高温分解法[6,7]、超声化学法[8]、水热法[9]等。用这些方法已成功制备出CdS[10]、ZrO2[11]、金属Ag[12,13]、TiO2[14]、Si[15]、SnO2[16]等多种无机材料纳米空心球,及聚合物纳米空心球,如PSt[17,18]、聚甲基丙烯酸甲酯[19]等。 目前关于纳米空心球的报道多局限于空心球的制备,而对具体制备方法的阐述则比较少。模板法作为最常用的一种制备方法被广泛地用于各种材料的纳米空心球的制备中,而其在聚合物纳米空心球制备中的应用已有文献综述报道[20],且技术已相对成熟。因此本文将综述使用模板法和由模板法发展而来的L-b-L 自组装法制备无机材料纳米空心球的一般过程及原理。 2 模板法制备纳米空心球 传统的制备空心球的方法主要是利用各种可牺牲性模板,如聚苯乙烯球[11,14,21]与二氧化硅粒子及它们的晶体阵列[16]、液滴[10]、硅球[22]、树脂球[23]、囊泡[24]、微乳液滴[25]等作为核制备空心球,因此称为模板法。其过程是首先通过物理或化学方法得到核-壳型复合粒子,然后通过加热、煅烧或溶剂溶解除去核,得到空心球,其过程可见图1 。 图1 模板法制备纳米空心球的一般步骤 Fig1Ty pical procedure for tem plate preparatio n of ino rganic hollo w nanospheres 该方法是在空心球制备中使用最早、应用范围最广的一种方法。以下根据模板的作用状态(分散态与“晶格”堆积态)及模板形态(固态与非固态)将模板法制备空心球的原理及过程分为3类详细介绍。 2.1 直接模板包覆法制备纳米空心球 这里以高分子乳胶粒模板为例。把乳胶粒模板先分散于溶剂中,通过吸附作用或化学反应(如沉淀反应、sol-gel缩合反应等)使产物或其前驱体直接包覆于乳胶粒外表面,形成核-壳结构,然后经焙烧或有机溶剂溶解除去模板,得到相应的空心球[26]。 这种方法的原理简单,是目前应用最多的制备空心球的方法之一。用此方法人们已成功制备了CdS[10]、ZrO2[11]、Si[15]、Fe3O4[27]、ZnS[28]、TiO2[29]等多种无机材料的纳微米空心球,以及有机物的核/壳结构,如PSt/PEDOC的纳米复合材料[30]等。在这些材料的制备中,常用的模板有聚苯乙烯(PSt)[15,22,27,29]、苯乙烯与甲基丙烯酸的共聚物(PSMA)[28]、苯乙烯与 345 严春美等:无机材料纳米空心球的制备方法研究进展 *基金项目:国家杰出青年科学基金资助项目(50025207);国家自然科学基金资助项目(50272054)收到初稿日期:2005-07-14收到修改稿日期:2005-09-13通讯作者:赵晓鹏 作者简介:严春美 (1981-),女,安徽黄山人,在读硕士,师从赵晓鹏教授,主要从事纳米ZnO电致发光性能研究。