有机无机纳米复合材料的概述
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无机纳米材料简介无机纳米材料是纳米材料从物质的类别来划分出的一种纳米材料。
指其组成的主体是无机物质。
无机纳米材料主要包括:纳米氧化物、纳米复合氧化物、纳米金属及合金,以及其他无机纳米材料。
一、纳米氧化物:纳米氧化物指的是粒径达到纳米级的氧化物,比如纳米二氧化钛(T25),纳米二氧化硅(SP30),纳米氧化锌(JE01),纳米氧化铝(L30),纳米氧化锆,纳米氧化铈,纳米氧化铁等等。
纳米氧化物的基本技术指标包含:粒径,含量,比表面积,pH, 以及一些金属成分的含量。
纳米氧化物在催化领域的应用纳米催化剂具有表面效应,吸附特性及表面反应等特性,因此纳米催化剂在催化领域的应用十分广泛。
实际上,国际上已把纳米粒子催化剂称为第四代催化剂。
我国目前在纳米材料的研究应用水平在某些方面处于世界领先地位,已实现产业化的SiO2(如VK-SP30)、CaCO3、TiO2(如VK-T25)、ZnO等少数几个品种,这些制备出来的纳米材料在催化领域中主要用于两个方面:一是直接用作主催化剂,二是作为纳米催化剂载体制成负载型催化剂使用。
国际现在企业主要有杜邦,德固赛,国内的有杭州万景等企业生产纳米氧化物系列的产品。
2.1 石油化工催化领域由于纳米材料颗粒的大小可以人工控制,又由于尺寸小,比表面积大,表面的键态和颗粒内部不同及表面原子配位不全等,从而导致表面的活性部位增加。
另外,随着粒径的减小,表面光滑程度变差,形成了凹凸不平的原子台阶,这样就增加了化学反应的接触面。
利用纳米微粒的高比表面积和高活性这些特性,可以显著提高催化效率。
例如,纳米Ni粉可将有机化学加氢和脱氢反应速度提高15倍;超细Pt粉、碳化钨粉是高效的加氢催化剂;在甲醛氧化制甲醇反应中,使用纳米SiO2,选择性可提高5倍,利用纳米Pt催化剂,放在TiO2担体上,通过光照,使甲醇水溶液制氢产率提高几十倍。
在石油化工工业采用纳米催化材料,可提高反应器的效率,改善产品结构,提高产品附加值、产率和质量。
有机-无机杂化纳米氧化摘要:有机-无机杂化纳米氧化物是一类具有独特结构和性质的纳米材料。
本文主要介绍了有机-无机杂化纳米氧化物的合成方法、性质以及在光催化、传感、药物输送等领域的应用。
首先介绍了有机-无机杂化纳米氧化物的合成方法,包括溶胶-凝胶法、水热法、微波辅助合成法等。
然后介绍了有机-无机杂化纳米氧化物的性质,包括其结构、形貌、比表面积、孔径大小等。
最后介绍了有机-无机杂化纳米氧化物在光催化、传感、药物输送等领域的应用。
1.引言纳米材料以其独特的结构和性质在材料科学、化学、生物学等领域得到广泛应用。
有机-无机杂化纳米氧化物作为一类新型的纳米材料,具有很强的应用潜力。
有机-无机杂化纳米氧化物是指有机分子与无机氧化物之间通过化学结合形成的一种复合材料。
由于有机分子与无机氧化物之间存在相互作用,有机-无机杂化纳米氧化物的结构和性质往往比单纯的无机氧化物更加复杂和多样化。
因此,有机-无机杂化纳米氧化物具有更广泛的应用前景。
2.有机-无机杂化纳米氧化物的合成方法有机-无机杂化纳米氧化物的合成方法包括溶胶-凝胶法、水热法、微波辅助合成法等。
溶胶-凝胶法是通过溶胶体系在适当条件下形成胶体颗粒,然后通过热处理或干燥得到氧化物材料。
这种方法能够控制材料的形貌、晶型和孔隙结构。
水热法是通过在高温高压的水热条件下,在有机物的存在下合成纳米氧化物。
这种方法简单易行,可以控制材料的形貌和结构。
微波辅助合成法是通过微波辅助加热来实现氧化物的快速合成和控制。
这种方法能够实现快速均匀的加热和快速的反应速度。
因此,有机-无机杂化纳米氧化物的合成方法相对较为简单和易行。
3.有机-无机杂化纳米氧化物的性质有机-无机杂化纳米氧化物的性质包括其结构、形貌、比表面积、孔径大小等。
有机-无机杂化纳米氧化物的结构通常为核壳结构,有机分子通过化学键与无机氧化物核心相连接,形成了有机-无机复合结构。
同时,有机-无机杂化纳米氧化物的形貌通常具有很强的可调控性,可以通过合成条件来控制其形貌。
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。
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。
第5章聚合物无机纳米复合材料聚合物无机纳米复合材料是一种由聚合物基质和无机纳米颗粒组成的新型复合材料。
这种材料具有聚合物的柔韧性和无机纳米颗粒的特殊性能,广泛应用于各个领域。
聚合物无机纳米复合材料的制备方法分为物理法和化学法两种。
物理法主要是通过机械混合的方式将聚合物和无机纳米颗粒混合在一起,然后经过加热或其他处理使它们相互结合成为复合材料。
化学法则是通过化学反应将聚合物和无机纳米颗粒连接在一起,形成固体复合材料。
聚合物无机纳米复合材料具有一系列优异的性能。
首先,由于无机纳米颗粒在复合材料中的分散性和界面相容性良好,使得聚合物基体的强度和刚度得到显著提高。
其次,无机纳米颗粒的独特性能也使复合材料具有特殊的性能,如高导热性、高阻燃性、耐腐蚀性等。
此外,聚合物无机纳米复合材料还具有较好的可加工性,可以通过注塑、挤出、压延等工艺加工成不同形状的制品。
聚合物无机纳米复合材料在各个领域有着广泛的应用。
在电子领域,它可以作为高导热的封装材料,提高电子器件的散热性能;在汽车制造领域,它可以制备耐高温、耐腐蚀的复合材料,用于制造汽车发动机等部件;在医药领域,它可以作为载药材料,提高药物的缓释性能;在建筑领域,它可以作为阻燃材料,提高建筑物的耐火性能。
然而,聚合物无机纳米复合材料在制备过程中仍存在一些问题。
首先,制备过程中的分散性和界面相容性控制是一个关键问题,直接影响着复合材料的性能。
其次,无机纳米颗粒的添加量和分散度对复合材料的性能也有着重要影响,需要进行合理的设计和控制。
此外,复合材料在使用过程中的耐久性和稳定性也需要进行进一步的研究和改进。
总的来说,聚合物无机纳米复合材料是一种具有广泛应用前景的材料,其独特的性能使其在各个领域都有着潜在的应用价值。
随着制备工艺的不断改进和性能的进一步提高,相信聚合物无机纳米复合材料将会在未来发展中得到更加广泛的应用。
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。
无机纳米硅树脂随着科技的发展,无机纳米硅树脂也越来越受到人们的关注。
这种材料在电子领域、医学领域和环保领域有着广泛的应用。
本文将从以下几个方面讨论无机纳米硅树脂的特点和应用。
一、无机纳米硅树脂的特点无机纳米硅树脂是指一种由无机纳米颗粒和有机聚合物构成的复合材料。
它的主要特点有以下几点:1. 可调性强:无机纳米硅树脂的硬度、强度、韧性等物理特性可以通过控制颗粒大小、聚合物类型和含量等因素来进行调节。
2. 耐温性好:无机纳米硅树脂的无机颗粒具有较高的熔点和热稳定性,使其在高温下仍能保持较好的力学性能。
3. 抗腐蚀性强:由于无机颗粒具有较高的化学惰性和硬度,使得无机纳米硅树脂具有较好的耐酸碱、耐腐蚀性。
二、无机纳米硅树脂在电子领域的应用1. 导体材料:无机纳米硅树脂具有良好的导电性能,可以作为导体材料用于高分子电极、电容器等电子元件制造。
2. 电子封装材料:无机纳米硅树脂具有良好的机械强度和热稳定性,可以用于电子封装材料,从而提高电子元器件的安全性和稳定性。
3. 有机太阳能电池:无机纳米硅树脂可以和有机光伏材料复合,形成有机太阳能电池,提高电池的转换效率。
三、无机纳米硅树脂在医学领域的应用1. 骨修复材料:无机纳米硅树脂可以用于骨修复材料的制备,提高骨修复材料的生物相容性和机械性能。
2. 防止菌生长:无机纳米硅树脂可以作为医用级别的防菌涂层,减少医院感染的发生,提高医院卫生标准。
3. 组织修复:无机纳米硅树脂可以用于组织工程学,促进组织修复和再生,有望在干细胞研究和疾病治疗方面有很大的应用前景。
四、无机纳米硅树脂在环保领域的应用1. 污水处理:无机纳米硅树脂可以作为高效的污水处理材料,吸附重金属离子和有害物质,净化水体。
2. 水处理:无机纳米硅树脂可以作为高效的水处理过滤器材料,去除水中的杂质和有害化学物质。
3. 环境修复:无机纳米硅树脂可以用于环境净化,吸附、分解、转化污染物质,达到环境修复的目的。
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。
这里主要涉及到的抗癌药物为顺铂(DDP)、紫杉醇,导电聚合物选用代表性的聚吡咯,其它有机物还有带功能团的杯芳烃、磷脂、聚苯乙烯、聚羧酸等,涉及到的纳米磁性无机粒子主要有四氧化三铁、铁氧体、γ-Fe3O4等。
1 抗癌药/无机纳米磁性复合物1.1引言纳米技术的迅速发展,使其在细胞生物学领域的应用越发广泛,为卫生医药的研究和发展提供了新的技术和手段。
小的尺寸、大的比表面积、好的稳定悬浮性及其能在外加磁场的条件下进行次导向性的运输与富集等特点,使超顺磁纳米粒子在生物医药方面的应用前景日益广泛,尤其在抗癌药物方面的研究是越来越深入。
此处主要讨论四氧化三铁纳米磁性微粒,因为它是一种制备相对简单、磁性强、生物相容性又好的磁性粒子,但四氧化三铁磁性纳米颗粒比表面积大,磁性偶极间相互吸引易导致团聚。
现在制备四氧化三铁纳米颗粒采用的方法一般有滴定水解法、共沉淀法、溶胶-凝胶法、微乳液法[1]等。
在抗癌有机大分子纳米药物选择方面,以顺铂、紫杉醇的应用最为广泛。
顺铂(DDP)是一种配合物,拥有双功能基团,以顺铂为主的联合化疗已成为治疗癌症的经典方案之一[2];紫杉醇是具有特异性、周期性的广谱抗癌药,是生物提取剂,对多种肿瘤均有良好效果[3]。
但他们的长期使用会使化疗敏感度下降,肿瘤耐药性增强,同时会让化疗者耐受力下降[4],所以使用纳米磁性四氧化三铁粒子作为药物载体与抗癌药物复合后,将药物靶向运至病灶部位,以深入癌细胞发挥有效作用,这样会使药物的抗癌效果大幅提高,而不良反应却可降至最低,从而形成快速、高效、低毒的药物制剂[5]。
1.2抗癌有机物1.2.1顺铂顺铂是第一个研究发现具有抗癌活性的配合物,化学式为顺式二氨基二氯络铂,中文别名是顺式铂等,外文缩写为DDP。
它是金属有机络合物,主要作用靶点是癌细胞鸟嘌呤的N7原子配位,从而扰乱了癌细胞DNA的正常复制与转录,或其与核蛋白及胞浆蛋白的结合[6]。
1.2.2 紫杉醇紫杉醇又称为紫素、泰素,分子式为C47H51NO14,是一种新型的抗微管药物,可促进微管蛋白的聚合来抑制解聚,从而保持了微管蛋白的稳定,抑制了细胞的有丝分裂[7]。
1.3 抗癌有机物的纳米磁性复合药物1.3.1 顺铂的纳米磁性复合药物1.3.1.1 顺铂的纳米磁性复合药物的制备方法这是一种由纳米四氧化三铁颗粒、羧基多糖和顺铂组成的磁性纳米球。
它先是在羧基多糖存在条件下合成纳米四氧化三铁颗粒,离心去除不稳定大颗粒,超滤去除羧基多糖及其它电解质,再将他们与顺铂耦联,随后在蒸馏水中透析去除游离顺铂得到以纳米磁性四氧化三铁为载体的载顺铂磁性纳米球[8]。
1.3.1.2 顺铂的纳米磁性复合药物的抗癌机理纳米磁性四氧化三铁颗粒的磁导向性决定了顺铂的运输与富集,在肿瘤表面加2h 4000Gs的外磁场,由静脉注射纳米复合药物,药物会顺磁场方向移动,从而到达指定的病灶部位,使顺铂有效地作用于癌细胞,达到高效、速效地杀灭癌细胞[9]。
1.3.2 紫杉醇的纳米磁性复合药物1.3.2.1 紫杉醇的纳米磁性复合药物的制备方法因纳米微粒四氧化三铁的顺磁性,以及脂质体的可透过细胞膜性,紫杉素的纳米磁性复合药物即为磁性紫杉醇-四氧化三铁-载药脂质体复合体颗粒。
制备这种复合药物,一般选用的制备方法是薄膜分散法,将羧甲基壳聚糖十八烷基季铵盐、胆固醇、四氧化三铁磁流体和紫杉醇在一定比例下混合加入一定氯仿溶液中溶解,在超声波、去离子水等作用后,蒸去氯仿,磁分离后收集底部磁性粒子即为产物[10]。
另一方法是在有机溶剂中溶解卵磷脂、胆固醇、双鲸蜡磷脂酸、@-生育酚和紫杉素,加乙醚和磁粉缓冲液,超声处理后减压蒸馏,充氮气,再冰浴条件下超声处理既得产品[11]。
1.3.2.2 紫杉醇的纳米磁性复合药物的抗癌机理四氧化三铁的超顺磁性在肿瘤表面给予外磁场条件下能将紫杉醇脂质体带入病灶处,紫杉醇是一种脂溶性好而水溶性差的物质,它与脂质体能强有力结合,脂质体的可透过细胞膜性即可将紫杉素带入癌细胞内部,有效抑制细胞的有丝分裂,从而杀死癌细胞,而磁性纳米微粒又能有效形成微血管栓子,发挥阻断瘤区滋养血流的作用[10]。
研究表明壳聚糖纳米粒径磁性载药系统因其带正电性,可以中和肿瘤细胞比正常细胞多的负电荷从而显得更加具有优势[10]。
1.4 有机/无机纳米磁性复合粒子在抗癌医药方面的前景目前利用纳米磁性材料作为药物的载体,使肿瘤细胞化疗过程更加高效、迅速,它可以提高肿瘤细胞内化疗药物的浓度、减小肿瘤细胞的耐药性,增强化疗的敏感度。
又因纳米Fo3O4是带正电的基团,与癌细胞表面过多的负电荷能中和,其自身又具有良好生物相容性,所以无机磁性纳米材料首选四氧化三铁微粒[10]。
但如何减小肿瘤细胞的耐药性,通过何种途径增敏化疗,目前并不清楚。
所出现的问题是,四氧化三铁纳米磁性颗粒的排出代谢时间长短不能确定,残留药物对正常细胞的毒副作用等。
总的来说有机/无机纳米磁性复合粒子在医药应用方面前景广阔。
2 导电聚合物/无机纳米磁性复合材料2.1引言导电聚合物自身的导电性与无机纳米磁性粒子的功能性相结合,使其形成的复合材料应用前景十分广泛[12]。
其中以聚吡咯/铁氧体复合材料的研究最为活跃,上章我们知道,纳米四氧化三铁粒子作为代表具有许多优点,包括顺磁性,制备简单等,但单纯的二元复合体系成分之间影响较大,聚吡咯的导电性与纳米四氧化三铁的顺磁性在一定程度上与二者配比关系成反比,再加入某些物质后成功的改善其基本性能[13]或者替代无机磁性纳米粒子如羰基铁粉(CIP)等[14]以使电磁参数趋于最佳的匹配状态,这会使其具有更好的发展潜力。
在导电高聚物中,聚吡咯由于合成简单、抗氧化性好、电导率较高、易于成膜等优点[15],被选做最合适的导电聚合物予以研究。
2.2 聚吡咯2.2.1 基础知识有机高分子常用做电绝缘体,但在聚乙炔的高电导率被发现以后被彻底摒弃,随后在1977年发现聚乙炔薄膜可以通过碘掺杂使其导电率道道导体级别,从此宣告导电高分子的诞生[16]。
最近许多研究者开始将注意力集中在聚吡咯上。
2.2.2 导电机理由于聚吡咯带有的∏共轭体系是碳碳单键与碳碳双键交替形成的,形成∏键的电子在电场条件下可迅速速沿分子链移动以达到导电目的[17]。
2.2.3 合成王杰等[18]在室温下,用电化学氧化聚合法,在乙氰,水(AN/H2O,99/1)溶液比在水溶液中得到高密度的聚吡咯膜。
林生岭[19]以三氧化铁为氧化剂,采用反相微乳聚合法制备了其纳米复合材料。
韩阜益等[20]以杂多酸为氧化剂,蒸汽沉淀法制得了聚吡咯。
杨庆浩等[21]采用界面聚合法制备了聚吡咯功能膜。
2.2.4 应用因为聚吡咯原料价格低廉、制备简单、稳定性好相对较好、电导率高、优良介电损耗、可加工性强、密度小等优点,所以它的用途极其广泛。
如在电磁屏蔽材料、离子交换树脂、传感器、隐身材料、人造神经和人造肌肉、电催化、防腐材料[12]等方面具有极佳用途,此外在抗静电材料、故乡萃取技术等方面也有应用。
2.3 聚吡咯/无机纳米磁性复合材料2.3.1 聚吡咯/无机纳米磁性复合材料的制备方法:最理想的聚吡咯/无机纳米磁性复合技术就是将无机纳米颗粒完整均匀地包裹在聚吡咯机体上。
主要有共混法、溶胶-凝胶法、原位聚合法、表面诱导聚合技术[22]等常见制备方法。
2.3.1.1共混法共混法是在机械力条件下,将无机磁性纳米粒子与聚吡咯混合。
它操作简单,再合成过程中易于控制粒子的物理特性,但其磁性纳米颗粒易于团聚,所以在运用共混法时要加入一定量的表面处理剂。
中科院化学所刘靖等[23]采用共混的方法来合成聚吡咯/四氧化三铁复合物2.3.1.2 原位聚合法原位聚合法是将无机纳米磁性粒子均匀分散在聚吡咯中,然后添加相转移剂或表面改性剂引发聚合而生成纳米复合材料。
其操作起来简单易行,是最常用的制备方法之一。
郭洪范等[24]运用原位聚合法在阳离子表面活性剂的引导下合成聚吡咯/四氧化三铁复合颗粒。
2.3.1.3 表面诱导聚合技术Parthc等[25]应用表面诱导聚合技术合成了聚吡咯包覆γ- Fe2O3、SiO2/γ- Fe2O3的核壳结构导电聚合物复合粒子。
2.3.1.4溶胶-凝胶法溶胶凝胶法一般分两步,首先烷氧金属或金属盐有控制的水解成溶胶,然后加热或去溶剂使溶胶转化为网状凝胶,高温处理后,去溶剂等小分子即得。
Suri 等[26]用此方法制得聚吡咯/铁氧体纳米磁性复合材料。
2.3.2 聚吡咯复合物中无机纳米磁性粒子的选择与添加铁氧体因具有良好的顺磁性通常被作为无机纳米磁性粒子与聚吡咯复合,以形成良好的磁性与导电性,上文所提到的四氧化三铁就是典型代表,但因四氧化三铁为不导电体,在与聚吡咯聚合后会影响复合材料的导电性,使得导磁性与导电性不能兼顾。