表面改性医用橡胶的光谱研究

基于表面增强拉曼光谱技术的肿瘤检测研究近年来，随着科技的不断创新和发展，基于表面增强拉曼光谱技术的肿瘤检测研究成为了当前医学界最受关注和研究的领域之一。

表面增强拉曼光谱技术是将肿瘤组织样本与金属纳米颗粒结合，在特定激发光的作用下，通过表面等离子体共振效应增强拉曼信号的方法，得到更加敏感、准确的光谱信号，从而实现对肿瘤组织精准检测和诊断的目的。

那么，什么是拉曼光谱技术呢？简单地说，它是通过激光与物质的相互作用来得到物质结构信息的方法。

肿瘤组织和正常组织的分子特征差异很大，因此，利用拉曼光谱技术可以对组织的化学成分进行快速、非侵入性的分析，从而实现对原位肿瘤组织和周边组织的准确定位。

然而，传统拉曼光谱也存在一定的局限性，即检测灵敏度低、受周围光信号干扰等问题。

而表面增强拉曼光谱技术可以克服这些缺陷，其灵敏度可达到单个分子的级别，同时能够区分正常组织与肿瘤组织。

表面增强拉曼光谱技术和传统拉曼光谱仅在样品表面多添加了金属纳米颗粒这一步。

金属纳米颗粒是用来引发表面等离子体共振增强效应的“催化剂”，通过光子激发金属表面的自由电子，这些自由电子会感应出强烈的电场，这个电场又会进一步增强试样的拉曼信号，使得检测的灵敏度大大提高。

除了增强拉曼信号的灵敏度外，表面增强拉曼光谱技术的另一个优势是可以通过组合不同波长激光的方法来研究样品的深层信息。

与此同时，表面增强拉曼光谱技术还可以实现组织多点同时检测的功能，即对肿瘤组织多个点位同时进行检测，提高检测效率。

基于表面增强拉曼光谱技术的肿瘤检测研究已经取得了一定的进展。

例如，在肺癌检测中，研究人员利用表面增强拉曼光谱技术成功地鉴别出了肺癌组织和正常组织的化学成分差异，从而实现了对肺癌的早期检测和诊断。

此外，基于表面增强拉曼光谱技术的肿瘤检测也成为了肝癌、前列腺癌、卵巢癌等多种癌症的研究热点。

综上所述，表面增强拉曼光谱技术是一种非常有前途的肿瘤检测技术。

其灵敏度高、准确性强、非侵入性等优点，使其有望成为现代医学诊断领域的一种重要工具，有助于提高肿瘤诊断的准确性，因此，在未来的研究中，基于表面增强拉曼光谱技术的肿瘤检测必将获得更为广泛的应用和发展。

天然橡胶接枝改性研究进展摘要：本文主要针对过去十几年来天然橡胶（NR）的接枝改性进行了概述，叙述了天然橡胶的基本情况和接枝改性的机理，根据接枝方式对接枝改性天然橡胶进行了分类概述，在综述过去天然橡胶接枝改性概况的基础上，结合天然橡胶在我国的基本情况，介绍了接枝天然橡胶产物的应用情况，并根据实际情况对天然橡胶的前景做出了简要的展望。

Abstract: This paper mainly for the past ten years natural rubber (NR) grafting are reviewed, described the natural rubber and the basic situation of grafting, according to the mechanism of grafted way docking branch of natural rubber modified classified paper, in this paper, the past natural rubber grafting on the basis of general situation, combined with the natural rubber in China, this paper introduces the basic situation of the grafted the application of natural rubber products, and according to the actual situation of the prospect of natural rubber made are also discussed.关键词：天然橡胶；接枝；改性天然橡胶(NR)是巴西三叶橡胶树分泌的乳汁经凝固、加工制得，其主要成分为聚异戊二烯，含量在95%以上，其中顺式1，4-聚异戊二烯的含量占99%以上，分子量分布在10-180万之间[1]。

聚合物表面改性方法综述聚合物表面改性方法综述摘要：由于聚合物表面化学能低、化学惰性等因素，其使用时需要进行表面改性。

本文综述了聚合物表面改性的方法（化学处理、低温等离子处理、表面接枝处理、电晕放电处理、光化学改性和离子注入改性），并对其改性机理及应用研究进展进行了说明。

关键词：聚合物，表面，改性方法高聚物表面因表面能低、化学惰性、表面污染及存在弱边界层等原因，往往难以润湿和粘合。

因此，常常要对高聚物进行表面处理。

表面处理的目的就是改变表面化学组成，增加表面能，改善结晶形态和表面的几何性质，清除杂质或脆弱的边界层等，以提高聚合物表面的润湿性和粘结性等。

高聚物的表面改性方法有多种，如电晕、火焰、化学改性、等离子改性、辐照、光化学改性等。

这些方法一般只引起10nm～100μm 厚的表面层的物理或化学变化，对整体性质影响较小。

高聚物表面处理后的表面层化学、物理结构发生了变化，但是由于表面层很薄，对表面层变化的表征往往比较困难，表面物理性能一般通过接触角和表面能的测试进行表征，表面的形貌可用电镜进行观察，表面化学组成可由ESCA(光电子能谱)表征。

表面处理的效果往往由材料使用的性能直接评估，例如粘接强度的提高，印刷性能的改进，染色性的改善等等。

目前，聚合物改性方法主要有：化学处理、低温等离子处理、表面接枝、电晕放电处理和热处理等方法。

本文综述了上述聚合物表面方法的研究进展。

1.化学处理化学处理是用化学试剂浸洗高聚物, 使其表面发生化学的和物理的变化。

其研究进展如下：1.1溶液氧化法溶液氧化法是一种应用时间较长的处理方法，由于其简便易行，以处理形状复杂的部件，且条件易于控制，一直受到广泛关注。

溶液氧化法对聚合物表面改性影响较大的因素主要是化学氧化剂的种类及配方、处理时间、处理温度。

常用的氧化体系有:氯酸-硫酸系、高锰酸-硫酸系、无水铬酸-四氯乙烷系、铬酸-醋酸系、重铬酸-硫酸系及硫代硫酸铵-硝酸银系等，其中以后两种体系最为常用。

实验64 材料表面的硅烷化改性一．实验目的1.利用硅烷偶联剂改性有机或无机材料。

2.制备无机-有机杂化粉体或薄膜材料。

二．实验原理很多纳米材料都是重要的无机化工产品，是橡胶.塑料.油漆.油墨.造纸.农药及牙膏等行业不可缺少的优良原料。

以SiO2纳米颗粒为例，纯粹制备的SiO2颗粒表面上存在着大量的羟基基团，呈极性.亲水性强，众多的颗粒相互联结成链状，链状结构彼此又以氢键相互作用，形成由聚集体组成的立体网状结构，在这种立体网状结构中分子间作用力很强，应用过程中很难均匀分散在有机聚合物中，颗粒的纳米效应很难发挥出来。

如何将纳米SiO2均匀分散在高分子材料中，以提高聚合物材料的各项性能是一个重要的研究方向。

硅烷偶联剂发展至今已有一百多种产品，按Y有机官能团的不同，可分为链系基类硅烷偶联剂.氨基硅烷偶联剂.环氧基类硅烷偶联剂.烷基丙烯酰氧基类硅烷偶联剂及双官能基型硅烷偶联剂等。

硅烷偶联剂处理技术原理简单.操作方便，其与材料表面的作用机理一直是研究的重点，目前关于硅烷在材料表面行为的理论有很多假设，主要有化学键理论.物理吸附理论.表面浸润理论.可逆水解平衡理论和酸碱相互作用理论等。

硅烷偶联剂分子含有两种反应性基团，化学结构可以用X3SiRY来表示，其中，X是可进行水解反应并生成硅烃基(Si-OH)的基团，如卤素.氨基.烷氧基和乙酰氧基等，硅醇基团可和无机物（如无机盐类.硅酸盐.金属及金属氧化物等）发生化学反应，生成稳定的化学键，将硅烷与无机材料连接起来。

Y是非水解基团，可与有机基团如乙烯基.氨基.巯基.环氧基等起反应，从而提高硅烷与聚合物的粘连性。

R是具有饱和键或不饱和键的碳链，将官能团Y和Si原子连接起来。

因此硅烷偶联剂分子被认为是连接无机材料和有机材料的“分子桥”，能将两种性质悬殊的材料牢固地连接在一起，形成无机相/硅烷偶联剂/有机相的结合形态，从而增加了后续有机涂层与基地材料的结合力。

一般来说，硅烷分子中的两个端基团既能分别参与各自的反应，也能同时起反应。

MPTMS与纳米ZnO表面反应研究石振，房宽峻江南大学纺织服装学院，江苏无锡 (214122)E-mail：fangkuanjun@摘要：对比研究了γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（MPTMS）与纳米ZnO的不同表面反应方法，制备了表面负载有活性基团—乙烯基的纳米ZnO，初步探讨了表面反应机理。

试验表明：以甲苯为分散剂的反应方法对于下一步研究纳米无机/有机复合材料较好，可以得到表面负载率较高的纳米ZnO。

关键词：纳米ZnO，MPTMS，表面反应1．引言纳米ZnO粒径介于1~100 nm之间，与普通ZnO相比，表现出许多特殊性能如抗菌、防霉、除臭、护肤美容、光催化、光致发光、导电、增强、屏蔽光线、吸波、节能等，已被广泛用于制作太阳能电池、气体传感器、电阻片、催化剂、光电器件和静电屏蔽材料，在化妆品、功能纤维、高档油漆、涂料、橡胶、塑料、医药等领域都有重要的应用[1]。

但纳米ZnO粒子极易团聚，难以发挥其应有的特性，使用前须对其改性，以改善粒子的分散性，提高微粒表面活性，使微粒表面产生新的物理、化学、机械性能及新的功能[2]。

本研究以γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（MPTMS）为改性剂，对比了以甲苯为分散剂对纳米ZnO乳液进行回流处理[3]和以水为分散剂对纳米ZnO进行超声处理[4]方法，有效地改变了纳米ZnO在有机溶剂中的分散性及与其它树脂的相容性，为进一步的研究其表面接枝聚合改性创造条件。

2．实验部分2.1 实验原料、试剂及仪器甲苯：AR，国药集团化学试剂有限公司；乙醇：AR，国药集团化学试剂有限公司；γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（MPTMS）：AR，江苏晨光偶联剂有限公司；纳米ZnO：自制，粒径约20nm。

JY98-3D 超声波细胞粉碎机，宁波新芝科器研究所；Nano ZS-90 纳米粒度及Zeta电位分析仪，英国Malvern公司；Nicolet Nexus 470傅立叶变换红外光谱仪，Thermo Electron Corporation。

聚四氟乙烯的六大表面改性技术PTFE具有化学惰性和低表面能，难以和其他材料粘接，因此必须对PTFE材料进行一定的表面改性，以提高其表面活性。

PTFE常用的表面改性技术有：表面改性技术一：钠 - 萘溶液置换法钠 - 萘溶液置换法是目前已知中效果较好的一种改性方法。

原理是:Na将最外层电子转移到萘的空轨道上，形成阴离子自由基；再与Na+形成离子对，释放出大量的共振能，生成了深绿色金属有机化合物的混合溶液。

这些化合物混合溶液活性很高，与 PTFE发生化学反应，破坏 C - F 键，扯掉表面上的部分氟原子，在表面留下了碳化层和引入某些如-CO、C=C、-CH、-COOH 等极性基团。

这些极性基团使得聚合物表面能增大、接触角变小、浸润性提高，从而由难粘变为可粘。

此法也存在一些明显缺点。

比如：被粘物表面变暗或变黑、在高温环境下表面电阻降低、长期暴露在光照下胶接性能将大大下降等。

对此，bellas等利用重氮盐接枝改性PTFE 的表面性能。

处理方法首先将PTFE表面用砂纸打磨、丙酮清洗 5min，放置于80℃的炉子烘干，再用Pt电极插入PTFE表面(10μm)，局部还原试样表面，使之碳化。

然后，在N₂或Ar₂氛围下，将试样置于硝基苯和溴代苯各半的重氮盐的四氟硼酸盐电介质中反应5 ～ 10min, 接着在甲醇溶液中磁性搅拌12h。

循环伏安法和荧光 X - 射线实验表明，硝基苯和溴代苯共价交联接枝在 PTFE的表面，只有磨损才能使之剥离。

此改性方法对样品的表面处理范围更具选择性，这是传统的钠 - 萘法不可比拟的，更具有研究意义。

表面改性技术二：等离子处理技术等离子处理技术是将试样置于特定的离子处理装置里面，通过离子轰击或注入聚合物的表面，使其发生碳 -氟键和碳 -碳键的断裂，生成大量自由基，同时也可引入活性基团，增加 PTFE 的表面自由能，改善其润湿性和粘接性的一种改性方法。

目前已报道的等离子气体有:CF4、C2F6、CF3H 、CF3Cl、CF3Br、NH3、N2、NO、O2、H2O、CO2、SO2、H2/N2、CF4/O2、O2/He、空气、He、Ar、Kr、Ne等。

偶联剂对纳米硫酸钡表面的改性研究刘玉敏;刘悦【摘要】采用湿法反应改性纳米硫酸钡,考察了改性剂种类、改性剂用量、纳米硫酸钡粒径、改性时间、改性温度以及改性转速对改性后纳米硫酸钡活化度的影响,并用红外光谱仪和热重分析仪对改性后纳米硫酸钡的包覆情况进行了表征.实验结果表明,改性剂为钛酸酯偶联剂UP-801,改性温度为80℃,改性剂用量为纳米硫酸钡质量的5％,改性时间为30 min,改性转速为7 000 r/min,对粒径为34 nm的纳米硫酸钡悬浮液进行改性,可得到活化度为95.76％的粉末状纳米硫酸钡.【期刊名称】《日用化学工业》【年(卷),期】2015(045)002【总页数】5页(P85-89)【关键词】纳米硫酸钡;表面改性;表征【作者】刘玉敏;刘悦【作者单位】河北科技大学化学与制药工程学院,河北石家庄050018;河北科技大学化学与制药工程学院,河北石家庄050018【正文语种】中文【中图分类】TQ132.3+5纳米硫酸钡以其粒径小和比表面积大等优势受到人们的关注，然而正是由于其独特的优势，又带来了其表面能高和热力学不稳定等劣势。

湿纳米硫酸钡表面含有大量的水，在干燥的过程中纳米硫酸钡颗粒间的非架桥羟基(-OH)转变成为醚键(-O-)，导致纳米硫酸钡产生硬团聚并严重结块，失去了纳米级的优势[1-2]。

要想生产出性能优异的纳米硫酸钡，关键在于如何干燥湿纳米硫酸钡，这就需要找到合适的改性剂、改性条件和改性方法对纳米硫酸钡的表面进行改性[3-6]。

另外，纳米硫酸钡作为一种无机填料加入到有机基体中时，也存在着与有机基体的相容性问题。

改性剂一般分为表面活性剂、偶联剂和高分子聚合物等，改性剂通过物理或化学吸附于纳米硫酸钡表面，使改性后的纳米硫酸钡为疏水性，可使其与有机基体很好地相容。

因此，纳米硫酸钡的表面改性对于纳米硫酸钡的生产和应用具有重要的意义。

张晗[7]利用铝酸酯偶联剂对硫酸钡表面进行改性，但反应时间长，改性后纳米硫酸钡的活化度最高达90%。

纳米二氧化钛表面改性及其光催化性能研究刘标;高延敏;高洋;周建军;梁宁【摘要】Surface modification of nanosized titanium dioxide with silane coupling reagent (KH570) to improve its dispersion property and surface regularity was studied.The prepared samples were character-ized by FT-IR,SEM,UV-Vis techniques.The results showed that KH570 was grafted on the nano titanium dioxide to form an organic inclusion layer,and effectively prevented the aggregation of nanoparticles,and the surface morphology was greatly improved.The particle size is about 100 nm,and band gap is reduced from 3.18 eV to 2.92 eV.The photocatalytic degradation of methyl orange by the surface modified and unmodified nano titanium dioxide was studied.The photodegradation efficiency curves at different time were drawn according to the working curve of standard methyl orange and absorbance.The results showed that modified nano titanium dioxide has higher photocatalytic degradation rate,at the same time,it also has obvious adsorption rate.%利用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)对纳米二氧化钛表面进行改性,提高其分散性能及表面规整性.采用傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见光谱仪(UV-Vis)分析手段对改性后的二氧化钛进行表征,结果表明:KH570成功接枝在纳米二氧化钛周围形成有机包裹层,并且有效防止纳米粒子间的团聚,表面形貌得到极大改善,粒径在100 nm左右,禁带宽度由原来的3.18 eV降到2.92 eV.将用硅烷偶联剂KH570进行表面改性的和未进行改性的纳米二氧化钛用在光催化降解甲基橙溶液实验中,根据甲基橙标准工作曲线和吸光度绘制不同时间的光降解效率曲线,实验结果表明:改性纳米二氧化钛具有更强的光催化降解率和明显的吸附速率.【期刊名称】《沈阳化工大学学报》【年(卷),期】2017(031)003【总页数】5页(P218-222)【关键词】纳米二氧化钛;硅烷偶联剂KH570;表面改性;分散性;光催化降解【作者】刘标;高延敏;高洋;周建军;梁宁【作者单位】江苏科技大学材料科学与工程学院,江苏镇江212003;江苏科技大学材料科学与工程学院,江苏镇江212003;江苏科技大学材料科学与工程学院,江苏镇江212003;江苏科技大学材料科学与工程学院,江苏镇江212003;江苏科技大学材料科学与工程学院,江苏镇江212003【正文语种】中文【中图分类】O647.2纳米二氧化钛具有化学稳定性强、光催化活性高、无毒易得等优点，被广泛应用于感光材料、光催化剂、化妆品、涂料、塑料、化纤、橡胶等领域，但纳米级别的二氧化钛在光降解中存在的主要问题是团聚现象比较严重，对光利用效率较低[1-5]. 目前防止纳米二氧化钛团聚主要以无机表面处理来实现，经过无机表面处理后，表面呈亲水性，适合于极性体系中使用，但如果加入非极性体系中，则难以分散，不能体现纳米二氧化钛的特殊功能，为改善纳米二氧化钛在有机体系的相容性和分散性，还必须对其进行有机表面处理，因此，通过有机表面处理纳米二氧化钛非常有必要[6].利用脂肪酸或表面活性剂对纳米二氧化钛表面改性的比较多，相对来说用硅烷偶联剂改性的较少，通过理论推测硅烷偶联剂具有进行表面接枝的能力[7-11].KH570是一种重要的硅烷偶联剂，本文以无机填料钛白粉为研究对象，在无水乙醇中超声波分散，利用KH570水解产物硅醇中的有机官能团取代纳米二氧化钛粒子表面的亲水基—OH，并在其表面形成一层有机包覆层实现表面有机化改性，分析表面改性机理.在光利用方面，目前研究主要集中在对降解材料种类的选择[12].纳米二氧化钛是一种重要的光催化材料，对光催化降解偶氮类有机污染物具有较高的效率[13]，但纳米二氧化钛只对占自然光约2 %的紫外线具有很好的吸收效果，因此，充分利用自然光应是重点考虑的问题.吸附对偶氮类有机污染物的光催化降解也具有非常重要的影响，因此，提高纳米二氧化钛的吸附能力也十分必要.偶氮类污染物中甲基橙是一种较难降解的有色化合物，在酸性和碱性条件下分别为偶氮和醌式结构,是多种染料化合物的主体结构[14].本文目的之一是使用有机硅氧烷改性纳米二氧化钛以改善其表面特性，另一个目的是研究纳米二氧化钛的表面改性对光吸收波段的影响，以及对甲基橙溶液的吸附速率和光催化效率的影响.1.1 实验材料与仪器设备实验材料：P-25二氧化钛，上海海逸科贸有限公司，分析纯；硅烷偶联剂KH570，南京能德化工，分析纯；甲基橙，天津市科密欧化学试剂公司，分析纯；无水乙醇，上海中试化工总公司，分析纯；去离子水，自制.仪器设备：红外光谱仪，FT-5200，美国DIGILAB公司；扫描电镜，JSM-6480，日本电子公司(JEOL)；紫外-可见光谱仪，UV-3010，日本Hitachi公司；紫外-可见近红外分光光度计，U-4100，日本日立公司；台式离心机，800(D)，金坛市白塔金昌实验仪器厂；电热恒温鼓风干燥箱，DHG-9123A，上海精宏实验设备有限公司；数控超声波清洗器，KQ-100DE，昆山超声仪器有限公司；真空干燥箱，DZF-6050，上海新苗医疗器械制造有限公司；恒温磁力搅拌器，HJ-3，江苏金坛市医疗仪器厂；电子天平，FA2004N，江苏金坛市医疗仪器厂.1.2 二氧化钛表面改性将二氧化钛粉末置于120 ℃真空干燥箱烘干2 h，放入无水乙醇溶液中，超声波分散30 min，得到分散的二氧化钛.将硅烷偶联剂(KH570)溶解于去离子水中，水解30 min，得到水解的偶联剂.将分散的二氧化钛和水解的偶联剂混合，在70 ℃环境下搅拌2 h，抽滤，然后在110 ℃烘干2 h，得到改性的二氧化钛，最后进行各项检测.检测内容包括：红外分析，扫描电镜分析，UV-Vis吸收光谱分析.1.3 改性二氧化钛对甲基橙溶液的吸附取50 mL质量浓度为20 mg/L的甲基橙溶液，加入TiO2超声波分散30 min，将此溶液放入如图1所示的光催化反应装置中，通入空气，置于暗室，以120r/min恒温搅拌，每隔20 min取样一次，体积为4 mL，离心旋转后取上层清液，用分光光度计测滤液吸光度.甲基橙溶液质量浓度在0～20 mg/L时,溶液吸光度与质量浓度有很好的线性关系，因此，可以作为甲基橙标准工作曲线[15-18].根据甲基橙标准工作曲线查出吸光度下对应的质量浓度ρt，得到质量浓度随吸附时间的变化关系，当质量浓度不再变化时，吸附达到平衡.吸附率由如下公式计算：w=×100 %其中：w为t时刻甲基橙溶液的吸附率( %)；ρ0为甲基橙溶液的初始质量浓度(mg/L)；ρt为t时刻甲基橙吸附后溶液的质量浓度(mg/L).1.4 改性二氧化钛对甲基橙溶液的光催化降解每隔2 mg/L分别配制质量浓度为0～20 mg/L的甲基橙溶液10组，每组溶液均在甲基橙最大吸收波长(464 nm)处用紫外-可见光分光光度计测其吸光度，用得到的数据绘制出甲基橙标准工作曲线，此曲线中甲基橙的质量浓度和吸光度有很明显的线性关系.配制质量浓度为20 mg/L的甲基橙溶液，取50 mL加入TiO2，超声波震荡30 min，将其放入图1所示的光催化反应装置中.先在避光条件下连续通入空气并搅拌使溶液颜色至不变，即二氧化钛吸附达到饱和，然后打开高压汞灯(紫外灯)开始进行降解试验.每0.5 h取样4 mL(取样时暂时关闭光源)，用离心机进行分离，取上层清液并用紫外-可见光分光光度计检测波长为460 nm处的吸光度，记录时间为0～180 min.根据不同时间得到的吸光度对照甲基橙标准工作曲线得到甲基橙的质量浓度ρ2，根据以下公式可以算出其降解率，绘制出不同时间下的甲基橙降解曲线.η=×100 %其中：η为甲基橙溶液降解率；ρ1为吸附饱和时甲基橙溶液质量浓度(mg/L)；ρ2为某时刻甲基橙溶液的质量浓度(mg/L).2.1 二氧化钛表面改性分析2.1.1 二氧化钛表面改性的红外光谱二氧化钛的红外光谱如图2所示，曲线a、b分别为改性TiO2和未改性TiO2的红外光谱图.从图2中可以看出：两条谱图在800～ 500 cm-1处都出现较宽的吸收峰，为Ti—O的特征吸收峰.未改性的TiO2在1 628 cm-1附近有吸收峰，为TiO2表面O—H的弯曲振动峰，在改性后的TiO2图上此峰消失.改性TiO2在1 711 cm-1处出现了羰基的吸收峰，1 103 cm-1处出现Si—O的振动峰，并且在2 924 cm-1和2 852 cm-1处新增甲基和亚甲基的吸收峰，在3 040～3 010 cm-1处没有出现偶联剂KH570的碳碳双键峰，说明偶联剂KH570成功水解并缩聚包覆在TiO2纳米粒子的表面2.1.2 二氧化钛表面改性扫描电镜分析二氧化钛扫描电镜图如图3所示，图3(a)显示出未改性的纳米二氧化钛很容易发生团聚现象，其粒径非常大，不能充分分散，最终导致其性能不能很好发挥.图3(b)是经过硅烷偶联剂KH570改性过的纳米二氧化钛的扫描电镜图，从图3(b)中可以发现：改性过后的二氧化钛分散性能得到明显提高，并且颗粒比较均匀，尺寸约100 nm，可以保证光电性能在尺寸上对二氧化钛的要求，为接下来的光催化实验提供保证.2.1.3 二氧化钛表面改性的UV-Vis吸收光谱分析图4为改性前后纳米二氧化钛的紫外-可见光吸收光谱.从图4中可以看出：改性后的二氧化钛的吸收光谱较未改性的二氧化钛产生明显的红移现象，这将导致材料光电性能的改变.通过切线法可以计算出改性前后二氧化钛的光激发波长，a曲线对应410 nm，b曲线对应390 nm，根据λ0=1240/Eg可以得出改性前后二氧化钛的禁带宽度，a曲线为3.18 eV，b曲线为2.92 eV，说明当二氧化钛分散性提高、粒径减小、形貌规整、比表面积增大时有利于半导体电子注入传输，进而提高了二氧化钛光电性能.2.2 二氧化钛表面改性对甲基橙溶液光催化降解的影响2.2.1 二氧化钛表面改性对甲基橙溶液吸附的影响二氧化钛对甲基橙溶液的降解是先进行吸附再降解，吸附对降解的速率和效率也能产生影响，对此影响的表征如图5所示，从图5中可以看到：改性后的二氧化钛的吸附率明显大于未改性的二氧化钛.这是由于KH570增强了二氧化钛的分散能力，并使其粒径变小，比表面积增大，因此，吸附能力必然增强.2.2.2 二氧化钛表面改性对催化甲基橙降解的影响图6中明显看出：改性二氧化钛和未改性二氧化钛催化甲基橙溶液的降解率有很大差别，随着反应时间的延长，未改性二氧化钛催化率没有很明显的提升，而改性的二氧化钛对甲基橙溶液的降解率保持在较高的水平，说明其降解甲基橙溶液的能力更强，改性提高了二氧化钛的光催化性能.未改性的二氧化钛团聚较严重，只有粒子达到微米尺寸才具有高效的光催化活性，才有实际应用价值.(1) 利用硅烷偶联剂KH570进行纳米二氧化钛表面改性，此种方法能够有效减少纳米二氧化钛团聚现象的发生，能提高二氧化钛的分散性能，使二氧化钛粒径均一性提高、表面形貌有效改善，增加比表面积，提高光电性能.(2) 利用KH570表面改性的二氧化钛可以增强其吸附性能，并且有效提高其对甲基橙溶液等偶氮类有机污染物的光催化降解速率.(3) 纳米二氧化钛廉价易得、无毒、稳定性好，降低了光催化成本和减少了环境污染；其改性之后性能更加突出，且其表现出较好的光电性能，为后续与半导体的掺杂提供新的思路.Key words: nanosized titanium dioxide; silane coupling agent KH-570; surface modification; dispersion; photocatalytic degradation【相关文献】[1] 何丽红,周超,李力,等.硅烷偶联剂表面改性二氧化钛粒子超疏水性能[J].精细化工,2014,31(9):1061-1064.[2] 郭璐瑶,陈玉洪,黄涛,等.纳米TiO2的硅烷偶联剂表面接枝改性[J].印染,2015，41(4):6-11.[3] 徐惠,孙涛.硅烷偶联剂对纳米TiO2表面改性的研究[J].涂料工业,2008,38(4):1-3.[4] 宋梅.球形二氧化钛制备及包覆研究[D].重庆:重庆大学,2014:2-11.[5] REN J,SONG S,LOPEZ-VALDIVIESO A L,et al.Dispersion of Silica Fines in Water-ethanol Suspensions[J].Journal of Colloid and Interface Science,2001，238(2):279-284.[6] 姚超,高国生,林西平,等.硅烷偶联剂对纳米二氧化钛表面改性的研究[J].无机材料学报,2006,21(2):315-321.[7] LEE J,CHOI W,YOON J.Photocatalytic Degradation of N-nitrosodimethylamine:Mechanism,Product Distribution,and TiO2 SurfaceModification[J].Environmental Science and Technology,2005,39(17):6800-6807.[8] 王钦清.二氧化钛改性及其性能研究[D].无锡:江南大学,2010:1-5.[9] 郝春静,湛含辉,王晓.硅烷偶联剂链长对纳米TiO2表面改性的影响[J].表面技术,2013,42(2):10-13.[10] 刘春玲,严芬英,赵春英.硅烷偶联剂对纳米TiO2表面改性研究[J].电镀与精饰,2014,36(6):29-31.[11] 李菲,屈贞财,肖根生.偶联剂改性纳米二氧化钛的分散性研究[J].郑州牧业工程高等专科学校学报,2014,34(3):8-10.[12] 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FT-IR,SEM,UV-Vis techniques.The results showed that KH570 was grafted on the nano titanium dioxide to form an organic inclusion layer,and effectively prevented the aggregation of nanoparticles,and the surface morphology was greatly improved.The particle size is about 100 nm,and band gap is reduced from 3.18 eV to 2.92 eV.The photocatalytic degradation of methyl orange by the surface modified and unmodified nano titanium dioxide was studied.The photodegradation efficiency curves at different time were drawn according to the working curve of standard methyl orange and absorbance.The results showed that modified nano titanium dioxide has higher photocatalytic degradation rate,at the same time,it also has obvious adsorption rate.。

低温等离子体对材料的表面改性张　波冷等离子体对材料的表面改性,通过放电等离子体来优化材料的表面结构,是一种非常先进的材料表面改性方法。

冷等离子体的特殊性能可以对金属、半导体、高分子等材料进行表面改性,该技术已广泛应用于电子、机械、纺织等工程领域。

等离子体是“物质的第四态”,它是由许多可流动的带电粒子组成的体系。

等离子体的状态主要取决于它的化学成分、粒子密度和粒子温度等物理化学参量,其中粒子的密度和温度是等离子体的两个最基本参量。

实验室中采用气体放电方式产生的等离子体主要由电子、离子、中性粒子或粒子团组成。

描述等离子体的密度参数和温度参数主要有:电子温度T e、电子密度n e、离子温度T i、离子密度n i、中性粒子温度T g、中性粒子密度n g。

在一般情况下,等离子体呈现宏观电中性,当等离子体处在平衡状态时,n e≈n i=n g。

可以用物理参量电离度η=n e/ (n e+n g)来描述等离子体的电离程度,低气压放电产生的等离子体是弱电离的等离子体(ην1),η=1时,为完全电离等离子体。

等离子体按照其组成粒子的能量大小及热力学性质,可分为高温等离子体和低温等离子体。

高温等离子体中带电粒子的温度可达到绝对温度几千万度到上亿度,如太阳上的核聚变及地球上的热核聚变反应等。

低温等离子体又分为热等离子体(热力学平衡)和冷等离子体(非热力学平衡),其中热等离子体中粒子的能量特别高,通常用于需要高温作业的领域,如磁流体发电,等离子体焊接、切割,等离子体冶炼,等离子体喷涂,等离子体制备超细粉等。

实验室中采用低气压放电产生的等离子体,电子温度T e约为1～10eV(1eV=11600K),而离子温度T i只有数百开尔文,基本上等于中性粒子的温度,所以这种等离子体称为冷等离子体。

正因为冷等离子体的宏观温度与室温相差无几,所以有着重要应用价值,如用于材料的表面改性以及光源等。

对于冷等离子体对高分子材料表面改性的作用机理,一般认为冷等离子体中含有大量电子、离子,激发态的分子和原子、自由基及紫外光等活性粒子,这些粒子的能量大多在0～20eV之间,而高分子材料大多是由C、H、O、N四种元素组成,这些分子之间的键能也多在l～10eV之间,如C-H(413eV)、C-N(219eV)、C-C(314eV)、C=C(61leV)等,恰恰在等离子体的能量作用范围之内,因而等离子体对高分子材料表面改性十分有效,可改变其表面的化学组分和化学结构。