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)
5.3本章小结 (47)
6Zn0.3Co0.7La0.2Fe1.8O4/CNTs复合材料的制备及性能研究 (48)
6.1样品的制备 (48)
6.1.1碳纳米管的预处理 (48)
6.1.2Zn0.3Co0.7La0.2Fe1.8O4/CNTs的制备 (48)
6.2样品的表征与分析 (48)
6.2.1XRD分析 (48)
6.2.2形貌分析 (49)
6.2.3磁性能研究 (50)
6.2.4吸波性能研究 (52)
6.3本章小结 (53)
7结论 (54)
参考文献 (55)
攻读博士（硕士）期间发表的论文及所取得的研究成果 (61)
致谢 (62)
1前言
在科技、社会迅速发展的21世纪，网络通讯工程、环境工程、生物医学工程、国防建设、新能源开发等领域每天都会取得新的突破。然而，随着科技的发展，新的问题也在不断涌现。人类的追求向更高的层次迈进，当网络通讯高度发达时，人类想到怎样避免强烈的电磁波辐射；当各种医药诞生之后，人类想到怎样使药物定向精确的到达人体所需部位；当生产出各种降解环境污染物的催化剂后，人类想到的是怎样使这些化工产品能够再回收利用；以上这些问题的解决都与纳米磁性材料有很大的关系。近年来，随着人们对纳米磁性材料的性能、功能以及制备技术研究的不断深入，越来越多的磁性材料被应用到防辐射的隐身技术中[1]。
电磁波辐射产生的大量电磁干扰不但影响众多电子设备的正常工作，而且对人类的身心健康也产生极大的危害[2]。此外，为满足现代高新技术以及立体化战争的需要，许多国家开始把隐身技术作为科学研究的焦点。荷兰是率先将隐身技术应用到飞机隐身的国家，随后美国、德国等国家也陆续将吸波材料应用到飞机和舰艇上。从此，世界上各大军事强国开始高度重视电磁隐身技术的开发和应用，尤其是用于有效提高武器的纵深打击能力。在20世纪的海湾战争中，美国就是利用隐形飞机Fll7获得胜利。此后，世界上各个国家加速了对隐身吸波材料的研究。追求军事武器装备的隐身效果很快成为各军事大国科技研究的热点。众所周知，雷达隐身是隐身技术的关键，目前已经发现的用于雷达隐身的微波吸收材料有很多，例如纳米级别的钛酸钡、石墨、铁氧体粉体等。但是他们存在一个共同的缺点，即密度比较大、吸收频带比较窄，而军事上的吸波材料要求“轻，薄，强、宽”[3]，为此限制了很多材料的应用。然而，纳米磁性空心微球恰恰克服了传统粉体所存在的质量密度大、相对比表面积小等缺点。因此，很快成为了各个国家关注的焦点。
通过上面的论述可以看出，纳米磁性空心微球无论应用在磁性材料还是吸波材料方面，都能够显示出其特有的优势。
无模板和绿色化学合成有层次结构的氧化铜空心微 球显示出类芬顿类催化活性 邓崇海，* ab葛心清，?华寒梅* C姚黎，B韩成亮b赵迪方 摘要 通过水浴，绿色声化学第一次成功地制造分层结构的空心微球组成的硫化 铜（CuS）纳米片，使用铜酯和硫脲的水溶液作为前体,没有表面活性剂或模板。大型中空具有在1-1.2微米的外径架构是由六方单晶约20nm的CuS纳米片在所述晶格堆垛层错组成。紫外可见漫反射光谱（DRS）分析表明，所示的红移与标 定值进行比较，所获得的CuS样品的能量约为1.27电子伏特。通过测量在N 2 吸附等温线中空的CuS结构具有高表面积和双孔径分布。此外，提出了可能的以CuS空心球上的时间演变对照实验为基础的生长机理。更重要的是，这个分层结 构的CuS催化剂在含有溶液（50mg·ml-1）与过氧化氢（H 2O 2 ）的作用下，在降解 高度浓缩的染料方面显示高效率的芬顿-催化活性，这表明该阳离子在废水中的净化是一个很有前途的应用。 1 简介 硫化铜（CuS），作为一个重要的过渡金属硫化物，成为一定的关注焦点，不仅是由于其优良的电、光、物理和化学性能，更因为其在许多领域有潜在的应用价值，如低温超导体、太阳能能量转换器、正极材料、催化剂、光滤波器、气体感测材料和非线性光学材料（1-3）。众所周知它的形态的化学成分纳米微观结构对其性能和潜在应用有很大的影响。相同尺寸的纳米微观形貌有一系列的物理化
学的物性是不同的。特别是结构空心球具有不同寻常的结构特点，包括低密度，高表面积，良好的渗透性和优秀光电行为，4,5这使他们在传递系统有很大的应用， 6锂离子电池，7催化剂，8,9气体传感器，10和吸收剂。11该传统方法空心结构的制备方法都涉及使用各种可移动的模板和表面活性剂，包括硬质模板（例如，二氧化硅球，碳球和金属纳米粒子），4,5和软质模板（例如，胶束，乳液液滴，液滴，甚至细菌）。（12-14）作为硫化铜半导体，不同中空结构的组合的制备已具备了模板方法和一般理化路线。（15-25）然而上述方法硫化铜空心结构的制备提高了反应的复杂性，需要繁琐合成程序，并导致产品有杂质。毫无疑问，原地“气泡”模板的方法避免了除去步骤，优化了空心材料的制备，似乎更有前瞻性。到今天为止，已有一些对空心球硫化铜采用“天然气泡沫“软模板的报道。例如，胡等人 26和陈等人27在水热条件下使用CO 2 气泡空心球模版获得硫化铜。雪和刘通过溶 剂热途径以H 2 S泡沫模板合成空心球体的CuS。28胡和他的同事开发了一种用于制造过渡金属硫化物空心球通用的泡沫模板法，为硫化铜，硫化镉，硫化锌和的硫化铋。9然而，这些溶剂热方法有一个不可避免的问题是成本高且耗时消耗，且不利于绿色化学。因此，探索一种新型空心结构的绿色化学合成途径仍然是具有探索性和挑战性的。根据我们所了解的，以上的CuS制备中没有一个显示出无模板和超声辅助结构的化学过程。 近年来，大量的注意力在环境污染物上，包括工业废水治理。工业废水被预测成为人类的主要威胁，并已成为最关键的环境问题。含染料的废水中含有大量的顽抗的有毒物质，如偶氮和苄基，增加了膀胱癌的发病率，危害人类的健康。为了降低废水中染料等有毒物质，采用过氧化氢催化氧化的方法，用过渡金属硫族化合物作为催化剂释放高反应性羟基基团，已被证明在处理含染料废水方面是有效的。29-33在上述的过程中，过氧化氢被分解，高反应性的羟基自由基（·OH）生成。这些非选择性的物种之间氧化剂是已知的化合物，并能够降解广泛的有机 污染物使之转化为有机大分子变成小无公害分子，如CO 2和H 2 O。正如普遍认为
免疫磁性微球技术专题 技术简介： 免疫磁性微球（Immunomagnetic Microspheres，IMMS），或称免疫磁珠（Immunomagnetic Beads，IMB）是免疫学和超顺磁性磁珠结合而发展起来的一类新型材料。免疫磁珠是包被有抗体或具有抗体结合功能的超顺磁性微球，当它与含有靶物质的样品混合孵育时，可与靶物质特异性地结合而形成具有磁响应性的复合物，此复合物可被磁场滞留，从而与样品中其他杂质分离。免疫磁性分离简便易行，分离纯度高，保留靶物质活性，且高效、快速、低毒，可广泛应用于细胞分离和提纯、免疫检测、免疫纯化、免疫沉淀等领域。 核心原理： 磁性材料在高温条件下，或是磁性颗粒的粒度很小时，其磁性很容易随周围的磁场改变而改变，磁体的极性也呈现出随意性，难以保持稳定的磁性能，这种现象就是超顺磁效应。超顺磁性磁珠能在外部磁场的作用下迅速聚集，当磁场撤离后即可重新分散而不带有剩磁，这种特性使其作为一种新型的分离纯化基质被广泛用于生物活性物质的分离纯化技术上。理想的磁珠具有均匀的球形、由具有超顺磁性的铁质核心及高分子保护外壳，大小从50~10000nm 不等。表面常带有化学功能的基团，如-OH、-NH2、 -COOH和-CONO2等，使得磁珠几乎可以偶联任何具有生物活性的蛋白。磁珠与多数生物高分子如多聚糖、蛋白质等具有良好的生物相容性。在生物工程，特别是在生物医学领域应用，具有良好的生物相容性是非常重要的。免疫磁珠用于细胞分离和提纯： 在临床医学和基础医学研究领域，经常需要对各种需要的特定种类的细胞进行分离，流式细胞分选技术是一种目前使用较多的细胞分选方法，其原理是用荧光标记抗体的细胞受光激发后在电场中运动方向会发生改变，藉此来将抗体阴性细胞分开，但该方法存在费用高、分离时间长，细胞处理量小等缺陷。 应用免疫磁珠分离细胞是细胞分选的一大突破，该方法方便、快速、分离细胞的纯度高，具有较好的生物活性。使用免疫磁珠进行分离细胞有两种方式；直接从细胞混合液中分离出靶细胞的方法，称为阳性分离；用免疫磁珠去除无关细胞，使靶细胞得以纯化的方法称为阴性分离。免疫磁珠技术可用来分离人类各种细胞如红细胞、外周血嗜酸/碱性粒细胞，神经干
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
碳纳米管及其复合材料在储能电池中的应用 摘要碳纳米管具有良好的机械性能和导电性、高化学稳定性、大表面积以及独特的一维结构，选择合适的方法制备出碳纳米管复合材料，可以使其各种物理化学性能得到增强, 因而在很多领域有着极大的应用前景，尤其是在储能电池中的应用。本文分析了碳纳米管及其复合材料的特点，总结了碳纳米管的储锂机理，对其发展趋势作了展望。 关键词碳纳米管复合材料储能电池应用 Abstract carbon nanotubes（CNTs） are nanometer-sized carbon materials with the characteristics of unique one-dimensional geometric structure，large surface area，high electrical conductivity，elevated mechanical strength and strong chemical inertness. Selecting appropriate methods to prepare carbon nanotube composites can enhance physical and chemical properties , and these composites have a great future in many areas，especially in energy storage batteries . In this paper, based on the analysis and comparison of the advantages and disadvantages of carbon nanotube composites，the enhancement mechanisms of the CNTs catalysts are introduced. Afterward，the lithium ion storage properties are summarized according to the preparation methods of composite materials. Finally, the prospects and challenge for these composite materials are also discussed. Keywords carbon nanotube; composite; energy storage batteries; application 1 引言 碳纳米管(CNTs)在2004 年被人们发现，是一种具有特殊结构的一维量子材料, 它的径向尺寸可达到纳米级, 轴向尺寸为微米级, 管的两端一般都封口, 因此它有很大的强度, 同时巨大的长径比有望使其制作成韧性极好的碳纤维。碳纳米管由于其独特的一维纳米形貌被作为锂离子电池负极材料广泛研究，通过对碳纳米管进行剪切，官能化及掺杂等方法进行改性处理，能有效的减少碳纳米管的首次不可逆容量，增加可逆的储锂比容量。此外，碳纳米管的中空结构也成为抑制高容量金属及金属氧化物体积膨胀理想复合基体。本文中，我们研究了碳纳米管的储锂性能，考察了碳纳米管作为锡类复合材料基体，其内部限域空间对高容量金属及金属氧化物的储锂性能促进的具体原因。该研究结果为碳纳米管以及其他具有限域空间的结构在锂离子电池中的应用提供了参考。 2 碳纳米管的储锂机理和应用 相比广泛应用的石墨类材料，碳纳米管在锂离子电池负极材料中有其独特的应用优势。首先，碳纳米管的尺寸在纳米级，管内及间隙空间也都处于纳米尺寸级，因而具有纳米材料的小尺寸效应，能有效的增加锂离子在化学电源中的反应活性空间；其次，碳纳米管的比表面积较大，能增加锂离子的反应活性位，并且随着
碳纳米管的性质与应用 【摘要】 本文主要介绍了碳纳米管的结构特点，制备方法，特殊性质，由于碳纳米管独特性质而产生的广泛应用，并对其前景进行展望。 【关键词】 碳纳米管场发射复合材料优良性能 【前言】 自日本NEC科学家Lijima发现碳纳米管以来，碳纳米管研究一直是国际新材料领域研究的热点。由于碳纳米管具有特殊的导电性能、力学性质及物理化学性质等，故其在许多领域具有其广阔的应用前景，自问世以来即引起广泛关注。目前，国内外有许多科学家对碳纳米管进行研究，科研成果颇丰，尤其是碳纳米管在复合材料、储氢及催化等领域的应用。 【正文】 一、碳纳米管的结构 碳纳米管中碳原子以sp2杂化为主，同时六角型网格结构存在一定程度的弯曲，形成空间拓扑结构，其中可形成一定的sp3杂化键，即形成的化学键同时具有sp2和sp3混合杂化状态，而这些p 轨道彼此交叠在碳纳米管石墨烯片层外形成高度离域化的大π 键，碳纳米管外表面的大π 键是碳纳米管与一些具有共轭性能的大分子以非共价键复合的化学基础[1]。 对多壁碳纳米管的光电子能谱研究结果表明，不论单壁碳纳米管还是多壁碳纳米管，其表面都结合有一定的官能基团，而且不同制备方法获得的碳纳米管由于制备方法各异，后处理过程不同而具有不同的表面结构。一般来讲，单壁碳纳米管具有较高的化学惰性，其表面要纯净一些，而多壁碳纳米管表面要活泼得多，结合有大量的表面基团，如羧基等。以变角X 光电子能谱对碳纳米管的表面检测结果表明，单壁碳纳米管表面具有化学惰性，化学结构比较简单，而且随着碳纳米管管壁层数的增加，缺陷和化学反应性增强，表面化学结构趋向复杂化。内层碳原子的化学结构比较单一，外层碳原子的化学组成比较复杂，而且外层碳原子上往往沉积有大量的无定形碳。由于具有物理结构和化学结构的不均匀性，碳
摘要：禽流感病毒（aiv）严重危害世界养禽业，是举世瞩目的重大人畜共患病原，环境中微量病原是潜在的重要传染源，很难进行监测。为了提高畜禽环境中微量病原的监测效率，样品的必要预处理非常重要。制备了粒径约30～100 nm的fe3o4纳米粒子，并利用戊二醛二步法偶联h9-ha单抗和磁珠，偶联效率约为130 mg/g；200 μl免疫磁珠（5.6 mg/ml）可分离纯化100 μl血凝价为28的aiv-h9。制备的免疫磁珠可以为纯化和富集畜禽生活环境中的微量病原提供便利，结合其他病原检测手段将有助于提高环境中病原的监测效率。 关键词：h9亚型禽流感病毒；fe3o4；免疫磁珠 中图分类号：s852.65 文献标识码：a 文章编号：0439-8114（2016）10-2603-04 doi：10.14088/https://www.doczj.com/doc/4616234308.html,ki.issn0439-8114.2016.10.038 禽流感病毒（aiv）严重危害世界养禽业，是举世瞩目的重大人畜共患病原，近年来发生了数起不同血清亚型禽流感病毒感染人事件，为人类积极预防和控制禽流感的流行敲响了警钟[1-4]。aiv主要通过感染禽的呼吸道、黏膜分泌物和粪便不断排出，人和其他动物通过密切接触病禽及其分泌物、排泄物和污染的环境而被感染[5]。自然界中，鸟和水禽的粪便以及养禽场的废弃物和污水是潜在的主要传染源，因此加强畜禽内外生活环境中aiv检测，及时预警，更有助于aiv防控。但环境中组分复杂，一般情况aiv含量少，现有的aiv检测方法，包括传统的实验室诊断方法（病毒分离和血清学方法）和分子生物学检测技术很难适应畜禽生活内外环境中微量aiv的监测，直接检测效率低下。因此，需通过有效分离纯化技术分离纯化或富集过程以提高检测成功率。 免疫磁性微球（immunomagnetic microspheres，imms），或称免疫磁珠（immunomagnetic beads， imb），是免疫微球的一种，是表面结合有抗体的磁性微球。它兼具免疫反应的特异性及磁性分离的快速性。在磁力作用下，固液相的分离十分简单，特异性抗原与其他物质可以迅速分离，省去离心、过滤、洗脱等繁杂操作，适合从复杂环境中快速有效地分离纯化或富集病原微生物。 本研究拟合成磁性复合微粒，并通过表面改性、修饰，然后偶联抗h9亚型禽流感病毒单克隆抗体，制备免疫磁珠，以期建立一种新的便捷、经济、有效的方法分离、纯化或富集禽流感病毒，提高畜禽生活环境中aiv的监测效率。 1 材料与方法 1.1 磁性fe3o4的合成及其表面氨基化修饰 采用naoh作为沉淀剂的化学共沉淀法合成磁性fe3o4。在氮气的保护下，将一定量的二价铁盐（fecl2?q4h20）和三价铁盐（fecl3?q6h2o）按照2∶3的摩尔比例混合，室温条件下机械剧烈搅拌，逐滴加入适量的1 mol/l naoh，反应30 min后，升温到65～70 ℃熟化30 min。在n2的保护下进行磁分离，反复用超纯水洗涤直至中性，最后定容室温保存，备用。取适量70 ℃烘干至恒重，计算固体物含量（单位：mg/ml）。用扫描电子显微镜sem表征fe3o4样品的平均粒径、粒径分布以及表面形貌。 制备fe3o4-nh2：将300 mg左右fe3o4纳米粒子重悬于50 ml50%乙醇中，室温超声处理30 min，在机械剧烈搅拌的条件下（500 r/min）升温至60 ℃，滴加3-氨丙基三甲氧基硅烷（apts）1 ml，持续反应10 h。依次用无水乙醇和超纯水洗涤，重复5次，最后用50 ml超纯水重悬。 1.2 fe3o4-nh2-mab（抗h9-ha）制备 依次用nahco3（0.1 mol/l）和pbs（0.1 mol/l，ph 7.4）洗涤fe3o4-nh2 3次，然后用pbs重悬，加入25%戊二醛1 ml，室温下反应6 h后用pbs洗涤5次，再分散于pbs中，固相含量约为5.6 mg/ml。 取400 μl修饰后的磁珠悬液，加入4 mg/ml抗h9亚型禽流感病毒血凝素单克隆抗体（mcabh94c4）（由华中农业大学兽医微生物与免疫学实验室制备）适量，保持总体积为500 μ
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]。
纳米四氧化三铁的应用一、纳米四氧化三铁的简介 四氧化三铁是一种常用的磁性材料，又称氧化铁黑,呈黑色或灰蓝色。四氧化三铁是一种铁酸盐，即Fe2+Fe3+（Fe3+O4）（即FeFe（FeO4）前面2+和3+代表铁的价态）。在Fe3O4里，铁显两种价态，一个铁原子显+2价，两个铁原子显+3价，所以说四氧化三铁可看成是由FeO与Fe2O3组成的化合物，可表示为FeO〃Fe2O3，而不能说是FeO与Fe2O3组成的混合物，它属于纯净物。化学式：Fe3O4，分子量231.54，硬度很大，具有磁性，可以看成是氧化亚铁和氧化铁组成的化合物。逆尖晶石型、立方晶系，密度 5.18g/cm3。熔点1867.5K(1594.5℃)。它不溶于水，也不能与水反应。与酸反应，不溶于碱，也不溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。 在外磁场下能够定向 移动，粒径在一定范围之 内具有超顺磁性，以及在 外加交变电磁场作用下能 产生热量等特性，其化学 性能稳定，因而用途相当 广泛。 纳米四氧化三铁置于介质中，采用胶溶化法和添加改性剂及分散剂的方法，通过
在颗粒表面形成吸附双电层结构阻止纳米粒子团聚，制备稳定分散的水基和有机基纳米磁性液体。制备的磁性液体2～12个月都能很好的分散着，磁性液体中颗粒平均粒径为16～35nm之间。 通过大量实验，确定了最佳的工艺配方和工艺路线，工艺简单安全，能耗低，并保持了磁性颗粒的粒径在纳米量级，并且经磁性能测试可得磁性颗粒具有超顺磁性，其技术指标达到并超过国内外磁性纳米四氧化三铁性能，为国内各种磁流体的应用提供了基础。 二、纳米四氧化三铁的配置方法 由于纳米四氧化三铁特殊的理化学性质 , 使其在实际应用中越来越广泛 , 而其制备方法和性质的研究也得到了深入的进展。磁性纳米微粒的制备方法主要有物理方法和化学方法。物理方法制备纳米微粒一般采用真空冷凝法、物理粉碎法、机械球磨法等。但是用物理方法制备的样品一产品纯度低、颗粒分布不均匀 , 易被氧化 , 且很难制备出10nm 以下的纳米微粒 , 所以在工业生产和试验中很少被采纳。 化学方法主要有共沉淀法、溶胶 - 凝胶法、微乳液法、水解法、水热法等。采用化学方法获得的纳米微粒的粒子一般质量较好 , 颗粒度较小 , 操作方法也较为容易 , 生产成本也较低 , 是目前研究、生产中主要采用的方法。
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
金属空心球的制备方法 2012-10-18 7:55:10 金属空心球是一种结构功能一体化材料，其密度低、孔隙率高（高达97%）且兼有闭孔或开孔材料的结构特征，引起人们广泛的关注和研究。金属空心球的孔隙由球内的密闭孔隙以及烧结球体之间的间隙孔隙构成，正是因为这种独特的结构而具有许多优异的性能，如能量吸收、消音减震、低热传导等。被广泛应用于航天、航空、环保、能源生物等高新领域。 如何制备金属空心球呢，总体的方法有模板法和无模板法，具体如下： 1、模板法 1) 混合涂覆法 金属流化床法是在有机物上涂覆金属粉末浆料的制备空心球，从理论上将几乎可以将所有金属或合金转变为空心球材料。但工序复杂，成本较高，目前主要集中在316L不锈钢和由氧化铁制备的低成本的空心球结构。 2）反应结合法 以聚合物粒子为模板通过物理或化学反应在模板上形成一个壳层，最后再通过溶解或煅烧将模板去掉。2、无模板法 1）喷雾干燥法 喷雾干燥法技术是目前工业上制备粉体的一种常用技术。利用喷雾干燥法制备空气微球的过程是：首先将目标产物的前驱体溶解在相应的溶剂中配成溶液，然后前驱体溶液经过喷雾装置使其雾化，经过雾化处理后形成的液滴进入反应器中，液滴表面的溶剂迅速蒸发。同时，液滴中的溶质部分发生热分解或燃烧等化学反应，形成空心结构微球。空心球的尺寸直径一般为1-6mm，壁厚一般为100μm。 2）雾化法 雾化法是金属熔体在雾化过程中由于部分气体被熔体包裹产生少量的空心颗粒，通过浮选法分离得到粉末中的中空部分。此法获得的控制空心球的尺寸较小，直径一般为500-1000μm，壁厚一般为100-300μm。3）置换反应烧结法 置换反应烧结法利用化学反应最终形成空心外壳，壳壁粗糙且多孔、强度低，球直径500-700μm，厚度为几百微米。 两种方法中，模板法是制备核壳结构材料的一种最为广泛、有效且易行的方法。而与模板法相比，无模板法能制备多壳层空心球，且空心球内表面不如模板法规则，光滑。目前，在金属空心球的制备方面，仍存在制备过程繁琐、空心球球壳厚度及其组成和结构难以精确控制等问题，这些都是未来改进和研究的方向。(成王）
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.
碳纳米管及其应用新领域摘要：综述了碳纳米管材料独特性能及其应用潜力，详细说明了碳纳米管材料在各种应用领域中的巨大应用前景，包括高强度复合材料、微机械、信息存储、纳米电子器件等。关键词：碳纳米管的性能，碳纳米管的应用新领域，储氮材料，复合材料，信息存储，碳纳米电子学 前言：碳纳米管具有典型的层状中空结构特征，构成碳纳米管的层片之间存在一定的夹角碳纳米管的管身是准圆管结构，并且大多数由五边形截面所组成。管身由六边形碳环微结构单元组成, 端帽部分由含五边形的碳环组成的多边形结构，或者称为多边锥形多壁结构。是一种具有特殊结构（径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级、管子两端基本上都封口）的一维量子材料。由于其独特的结构，碳纳米管的研究具有重大的理论意义和潜在的应用价值。 一、碳纳米管的性能 碳纳米管作为一维纳米材料，重量轻，六边形结构连接完美，具有许多异常的力学、电学和化学性能。近些年随着碳纳米管及纳米材料研究的深入其广阔的应用前景也不断地展现出来。力学性能 由于碳纳米管中碳原子采取SP2杂化，相比SP3杂化，SP2杂化中S轨道成分比较大，使碳纳米管具有高模量、高强度。 碳纳米管具有良好的力学性能，碳纳米管的硬度与金刚石相当，却拥有良好的柔韧性，可以拉伸。碳纳米管的结构虽然与高分子材料的结构相似，但其结构却比高分子材料稳定得多。碳纳米管是目前可制备出的具有最高比强度的材料。若将以其他工程材料为基体与碳纳米管制成复合材料，可使复合材料表现出良好的强度、弹性、抗疲劳性及各向同性，给复合材料的性能带来极大的改善。 导电性能 碳纳米管上碳原子的P电子形成大范围的离域n键，由于共轭效应显著，碳纳米管具有一些特殊的电学性质。 碳纳米管具有良好的导电性能，由于碳纳米管的结构与石墨的片层结构相同，所以具有很好的电学性能。对于一个给定的纳米管，在某个方向上表现出金属性，是良好的导体，否则表现为半导体。对于这个的方向，碳纳米管表现出良好的导电性，电导率通常可达铜的1 万倍。传热性能 碳纳米管具有良好的传热性能，CNTs 具有非常大的长径比，因而其沿着长度方向的热交换性能很高，相对的其垂直方向的热交换性能较低，通过合适的取向，碳纳米管可以合成高各向异性的热传导材料。另外，碳纳米管有着较高的热导率，只要在复合材料中掺杂微量的碳纳米管，该复合材料的热导率将会可能得到很大的改善。 二、碳纳米管电子学的应用 碳纳米电子管（eNTs是一种具有显著电子、机械和化学特性的独特材料。其导电能力不同于普通的导体。性能方面的区别取决于应用，也许是优点，也许是缺点，也许是机会。在一理想纳米碳管内，电传导以低温漂轨道传播的，如果电子管能无缝交接，低温漂是计算机芯片的优点。诸如电连接等的混乱极大地修改了这—行为。对十较慢的模拟信号的处理速度，四周环绕着平向球分子的碳纳米管充当传播者已被实验让实。在后门将有碳的纳米管穿过两根金导线证明了场效应分子晶体管，近来证实逻辑电路的难题 遇到了静电掺杂碳纳米管。碳纳米管的掺杂质可使用化学方法来完成。CMOS类型变极器有 n型和p型掺杂两种。这项工作用达到10A5的开关比率且具有高增益的晶体管电阻逻辑以实验证明了变极器和或非电路的性能。显然，通过适当地排列碳纳米管晶体管顺序可实现与、
碳纳米管的制备及其应用进展 10710030133 周健波 摘要：本文通过对新型化工材料碳纳米管的结构以及制备方法的介绍，并说明了制备纳米管方法有石墨电弧法、激光蒸发法、催化热解法等技术。同时也叙述了碳纳米管在力学性能、光学性能、电磁学性能等性能的研究及其应用。 关键词：碳纳米管制备结构石墨电弧法应用 1.引言 1991年日本科学家IIJI MA发现了碳纳米管（Carbon nanotube , CNT）, 开辟了碳科学发展的新空间. 碳纳米管具有机械强度高、比表面大、电导率高、界面效应强等特点,以及特殊的机械、物理、化学性能,在工程材料、催化、吸附分离、储能器件电极材料等诸多领域得到了广泛应用。 2.碳纳米管的结构 碳纳米管中碳原子以sp2杂化为主, 与相邻的3个碳原子相连,形成六角形网格结构,但此六角形网格结构会产生一定的弯曲, 可形成一定的sp3杂化键。 单壁碳纳米管( SW CNT )的直径在零点几纳米到几纳米之间,长度可达几十微米;多壁碳纳米管(MW CNT)的直径在几纳米到几十纳米之间长度可达几毫米,层与层之间保持固定的间距,与石墨的层间距相当,约为0 . 134 nm。碳纳米管同一层的碳管内原子间有很强的键合力和极高的同轴向性,可看作是轴向具有周期性的一维晶体，其晶体结构为密排六方, 被认为是理想的一维材料。 碳纳米管可看成是由石墨片层绕中心轴卷曲而成, 卷曲时石墨片层中保持不变的六边形网格与碳纳米管轴向之间可能会出现夹角即螺旋角.当螺旋角为零时, 碳纳米管中的网格不产生螺旋而不具有手性, 称之为锯齿型碳纳米管或扶手型碳纳米管;当碳纳米管中的网格产生螺旋现象而具有手性时,称为螺旋型碳纳米管。随着直径与螺旋角的不同, 碳纳米管可表现出金属性或半导体性。 3.碳纳米管的制备方法 3.1石墨电弧法
磁性微球的生物医学进展 1、磁性微球的制备 磁性微球的制备方法较多，不同类型的磁性微球制备方法不同。大致可分为物理法和化学法。物理法有喷雾干燥、热处理法和冷冻凝聚法。化学法有乳液聚合法、悬浮聚合法、分散聚合法、自组装法和生物合成法等。 1.1喷雾干燥法 喷雾干燥法是将磁流体分散在基体材料的溶液中，利用喷雾干燥制得磁性微球。王强斌等〔7〕将纳米磁流体分散在聚丙烯腈的N，N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液中，混合均匀后进行喷雾，得到外形规整、粒径分布较窄、磁含量约15% 的聚丙烯腈磁性微球，得到的磁性微球可作为固定化酶的载体。 1.2热处理法 热处理法是将蛋白质分散在磁流体中，在超声激烈搅拌下加热，使蛋白质稳定，可得到蛋白质包覆的磁性微球。Jchatterjee等〔8〕采用此法得到了分散性良好的人血清白蛋白(HSA)磁性微球。将HSA加入到磁流体中，然后将混合液倒入棉子油中，先在低温(4℃)下高速超声搅拌，然后加热到130℃，同时保持高速的搅拌，持续一定时间，然后冷却洗涤。得到的磁性微球分散良好，稳定性较化学交联蛋白质得到的磁性微球更好。 1.3冷冻凝聚法 冷冻凝聚法是将磁流体分散在基体材料中，再加入液体石蜡，搅拌。低温冷却后加入有机溶剂搅拌、过滤、洗涤可得到包覆Fe3O4的磁性微球。张胜〔9〕等利用冷冻法制备了包裹超微Fe3O4和平阳霉素的明胶磁性微球。此微球具有较好的靶向性和缓释性。 1.4乳液聚合法 乳液聚合法是将磁流体分散在高分子单体中，加入乳化剂，高速搅拌剪切乳化。同时高分子单体在乳液滴中发生聚合反应，形成了磁性颗粒均匀分散的磁性高分子微球。谢钢〔10〕采用乳液聚合法制备了PS(聚苯乙烯)/Fe3O4复合微球，并研究了不同的分散稳定剂对所制备的复合磁性微球的影响。悬浮聚合和乳液聚合类似，将磁流体加入到高分子单体中，不加乳化剂的情况下，借助高速搅拌的作用将单体分散成小液滴，单体在小液滴中反应，得到磁性高分子微球。王胜林〔11〕等采用悬浮聚合法制备了聚苯乙烯磁性微球。将Fe3O4磁性粒子用一种复合分散剂进行表面处理后分散到苯乙烯中，从而形成苯乙烯磁流体，在磁流体中加入引发剂单体二乙烯基苯(DVB)，然后将磁流体分散在水中，经过高速剪切
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。