纳米颗粒的包覆及合成机理研究

山东大学硕士学位论文纳米颗粒的包覆及合成机理研究姓名：王兆光申请学位级别：硕士专业：材料学指导教师：周广军20090509纳米颗粒的包覆及合成机理研究作者：王兆光学位授予单位：山东大学相似文献(10条)1.学位论文夏大学Ag@TiO,2核壳结构纳米颗粒的制备及其表征2005论文以Ag/TiO2为体系,重点研究以二氧化钛为包覆层、金属银为核的纳米粒子的合成与制备,着重讨论了其紫外—可见光吸收性能.论文以硝酸银和异丙醇钛为初始反应原料,二甲基甲酰胺为还原剂,按照一定的用量配比,成功制备了二氧化钛包覆银纳米颗粒.透射电镜观察的结果表明,生成的纳米颗粒的直径大小约为20-40nm,氧化物壳层的厚度约为2-4nm.X射线衍射和光电子能谱分析表明,内核为单质银.红外光谱和拉曼光谱中分别观察到对应于Ti-O-Ti的伸缩振动峰和对应于Ti-O的谱带,证实了壳层为非晶态的二氧化钛.将合成的包覆纳米颗粒,分散在体积比为1:1的二甲基甲酰胺和异丙醇的混合液中,研究了紫外—可见光波长范围内的吸收峰位置和峰宽的变化情况.2.学位论文何晓晓生物亲和性核壳纳米颗粒研究及其在生物/医学中的应用2003本论文瞄准生物纳米技术发展的前沿方向，以核壳纳米颗粒制备、核壳纳米颗粒性能分析、核壳纳米颗粒应用为主线，开展了四方面的研究工作：第一，开展了核壳纳米颗粒的制备方法以及机理的研究，取得了核壳纳米颗粒制备理论和技术的突破。证明了基于硅烷化试剂水解形成的二氧化硅外壳与微乳液方法形成的内核实现稳定的核壳结构结合，关键是由壳材料与内核材料的电性决定的。在核壳纳米颗粒形成机理理论的指导下，发展了二氧化硅为外壳的核壳纳米颗粒制备技术以及氨基化硅壳类纳米颗粒同步制备技术，制备了一系列具有自主知识产权的核壳结构纳米颗粒，并为核壳纳米颗粒的放大制备提供了依据。第二，从体内和体外两个角度系统地研究了核壳纳米颗粒(主要包括二氧化硅纳米颗粒(SiNP)、二氧化硅壳荧光纳米颗粒(FSiNP)以及二氧化硅壳磁性纳米颗粒(MSiNP))的生物亲和性，证明了该类纳米颗粒有很好的生物亲和性。第三，采用透射电子显微镜、原子力显微镜、Zeta电位分析仪、交流梯度磁场计等仪器对该类纳米颗粒的物理化学性质进行了表征。3.期刊论文李志会.杨修春.杜天伦.LIZhihui.YANGXiuchun.DUTianlun核壳结构纳米颗粒的研究进展-材料导报2007,21(z1)核壳结构纳米颗粒具有不同于核和壳的物理和化学性能,通过调整核和壳的化学组成、尺寸和形貌,可以调控纳米颗粒的性能,扩展纳米颗粒的应用范围.系统总结了近年来制备核壳结构纳米颗粒的研究进展,讨论了核壳结构纳米颗粒对光学特性的影响.4.学位论文贾会敏CdS纳米晶、TiO,2/CdS核壳结构纳米棒薄膜电极的制备及其光电化学性能研究2007进入二十世纪以来，利用无污染的太阳能成为人们解决能源危机和环境污染问题的一条重要途径。将太阳能转化为电能的太阳能电池成为科学家们研究的热点。硫化镉是Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体材料，其禁带宽度约为2.42eV，是一种典型的光电材料。由于其合适的带隙宽度、较长的寿命、容易合成等优点，被广泛的用于太阳能电池的光阳极来研究。同时，TiO,2是一种廉价、安全、应用范围广的太阳能电池用材料，但是由于其禁带宽度较大(3.2eV)，使其只能吸收太阳光中的紫外光部分，导致其转化效率较低，因此要对其进行敏化，提高其转化效率，更加有效的利用太阳能。CdS的窄带隙能决定了其可以用来敏化TiO,2电极。本文利用水热法合成CdS纳米颗粒，并通过“刮刀法”制备了CdS纳米晶薄膜电极，还研究了不同的煅烧温度对其光电化学性能的影响。研究结果表明CdS纳米晶薄膜电极在380℃煅烧30min的条件下具有较高的光电化学性能。在利用“刮刀法”制备了TiO,2纳米棒薄膜电极后，本文进一步通过一种简单、造价低廉的化学沉积的方法将CdS纳米颗粒修饰在TiO,2纳米棒上，形成TiO,2/CdS核壳结构的纳米棒薄膜电极，并测试其光电化学性能。我们研究了CdS纳米颗粒的沉积时间对TiO,2/CdS核壳结构纳米棒薄膜电极光电性能的影响，并且将该电极的光电性能与TiO,2纳米棒薄膜电极、CdS纳米晶薄膜电极及CdS纳米颗粒敏化的TiO,2(P25)薄膜电极的光电性能作了对比。5.学位论文祁有丽Au及其核壳结构Au@SiO,2纳米颗粒的制备、表面修饰及其组装2007金属纳米颗粒及其纳米薄膜材料在非线性光学、力学、磁学、电学、表面催化和传感等领域表现出优异的物理和化学特性，可作为介电材料、电极材料、仿生材料、磁存储材料及敏感材料等，有着广泛的应用前景。近年来，纳米尺寸的胶体金颗粒由于其独特的光学性质而备受青睐，特别是光学响应中由于表面等离子共振(SurfacePlasmaResonance，SPR)引起的吸收光谱带已成为研究的热点。然而，随着尺寸的减小，颗粒很容易团聚并在表面吸附外来的杂质，这给纳米颗粒的进一步表面修饰、组装和维持原有的物理化学性质带来了困难。因此在不改变纳米颗粒本身化学性质的前提条件下，寻找一种透光性好，性质稳定的表面包覆材料已成为纳米材料的研究热点之一。SiO2由于其良好的透光性和化学惰性已成为表面包覆剂的首选材料。此外，由SiO2包覆的纳米颗粒在中性条件下，表面存在大量的羟基，基于这一有利条件，可以在颗粒的表面修饰不同的官能团而赋予材料新的性质，从而拓宽材料的应用领域。在本论文中，我们开展了一系列关于Au及其核壳结构Au@SiO2纳米颗粒的研究。主要工作和所得结论如下：1.将微接触印刷技术和表面活性剂屏蔽法相结合，制备了具有图案结构的Au纳米薄膜；利用紫外光光刻技术得到了具有不同图案结构的Au纳米薄膜，并通过光学显微镜、原子力扫描探针显微镜(AFM)来表征膜的形貌特征；利用紫外可见光谱(UV-vis)考察了膜厚对薄膜光学性质的影响。2.为了提高金纳米颗粒的稳定性，利用振荡法制备了不同尺寸的核壳结构的Au@SiO2纳米颗粒，并应用透射电镜(TEM)对颗粒的形貌进行表征。通过紫外可见光谱(UV-vis)，考察了SiO2层厚度和溶剂的折光率对Au纳米颗粒光学性质的影响。3.Au@SiO2纳米颗粒表面存在大量的羟基，利用这一特点，采用十八烷基三氯硅烷(OTS)、3-氨丙基三乙氧基硅烷(APS)、巯丙基三乙氧基硅烷(MPTS)和环氧硅烷(GPTS)对Au@Si02纳米颗粒表面进行修饰，获得了表面带有不同官能团的Au@SiO2纳米颗粒。通过光电子能谱(XPS)和傅利叶变换红外光谱(FTIR)等技术对修饰前后颗粒表面的化学性质进行了对比分析。4.研究了表面带有不同官能团的Au@SiO2纳米颗粒在不同作用力下的组装情况。通过溶剂蒸发过程中的带动作用和颗粒之间的毛细管作用，在气-液界面得到了具有疏水性的Au@SiO2纳米薄膜；通过正负电荷间的静电引力，得到了选择性较好的具有图案结构的Au@SiO2纳米薄膜；通过共价键作用也获得了选择性较好的具有图案结构的Au@SiO2纳米薄膜。这些薄膜的表面形貌由扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)来表征。关键词：Au纳米颗粒，表面活性剂，微接触印刷，核壳结构，Au@SiO2纳米颗粒，表面修饰，组装。6.期刊论文付乌有.杨海滨.刘冰冰.邹广田.FUWuyou.YANGHaibin.LIUBingbing.ZOUGuangtian锐钛矿型TiO2/MnFe2O4核壳结构复合纳米颗粒的制备及其光催化特性-复合材料学报2007,24(3)采用柠檬酸盐前驱体技术,合成了粒径约为20～70nm的尖晶石结构MnFe2O4纳米颗粒,用聚乙烯亚胺(PEI)对MnFe2O4纳米颗粒进行表面处理后,以异丙醇钛为前驱物,采用sol-gel法在纳米MnFe2O4表面包覆锐钛矿型TiO2纳米层形成核壳结构.利用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和振动样品磁强计等测试手段对样品的结构、形貌、粒径以及磁学性能等进行了表征.采用罗丹明B的光催化降解反应对所制催化剂的活性进行了评价.结果表明,核壳结构TiO2/MnFe2O4复合纳米颗粒的光催化活性随着壳层厚度的增加而增强,当达到一定厚度以后,其催化活性不随壳层厚度的增加而改变.复合颗粒中TiO2含量达到30wt%,反应时间4h时,TiO2/MnFe2O4磁性光催化剂对罗丹明B的光降解率达到100%,与纯TiO2纳米粉体的催化活性相当,且光催化活性稳定,是一种便于回收、可重复使用的高效光催化剂.7.学位论文宋孟恩两性核壳结构微球的制备及表征2009本论文分别以干酪素(casein，CA)和聚乙烯亚胺(PEI)为壳材，以甲基丙烯酸甲酯(MMA)为核材，在不使用乳化剂的情况下，以叔丁基过氧化氢(TBHP)为引发剂(这里应该体现氧化还原体系)，通过简单的接枝聚合反应，制备出PMMA—CA和PMMA—PEI两种两性核壳纳米颗粒。使用透射电子显微镜(TEM)对所制得乳液粒子的结构形貌进行了表征，以氯仿为溶剂用索氏提取法将产物中接枝PMMA与PMMA均聚物分离并测算接枝率。对聚合实验过程中的各种影响因素，如反应温度、反应时间、引发剂用量、CA(或PED与MMA质量比、物料总浓度等进行了考察。在对PMMA—CA两性核壳纳米颗粒的制备与表征中，通过控制单一变量，对影响聚合实验的各种因素进行了考察。结果表明：反应温度为65℃时，经过2h的反应，单体转化率即可达最大值，升高或降低温度都会使转化率降低，但接枝率随反应温度的升高而下降；TBHP与CA在用量上存在一个最佳比值，即TBHP用量为7.2×10-4g、CA为1g时，可获得最大转化率；当CA/MMA质量比为1∶4时，MMA转化率最高；使用上述最佳反应条件，可制得固含量约为31％的聚合物乳液，单体转化率随物料总浓度的增大而提高。各因素对乳液粒径及其分布的影响较小，转化率是影响粒径大小的主要因素，随着转化率的增大，乳液粒径也不断增大。通过TEM照片，可以清楚的观察到乳液粒子的核壳状球型结构，即相对致密的PMMA内核和松散的CA外壳。干态下乳液粒径在60～70nm之间，分布较均匀。对于PMMA—PEI两性核壳纳米颗粒的制备与表征，所用实验方法基本相同，也是通过控制单一变量，对影响聚合实验的各种因素进行考察。实验结果表明：随着反应温度的升高，转化率不断增大，反应温度为80℃时，经过2h的反应，转化率可达最大值；TBHP用量为7.2×10-4g时转化率最高，但单体最终转化率不会因TBHP过量而降低；PEI/MMA的最佳质量比为1∶4；乳液粒径对pH具有响应性，通过调节乳液pH可以有效改变乳液粒子的尺寸。通过TEM照片可以观察到乳液粒子具有清晰的核壳结构，PMMA内核被发状PEI外壳包裹着，且壳层较厚，干态下粒径在300nm左右，分布较均匀。8.学位论文卢强华Fe,3O,4或γ-Fe,2O,3@Au核-壳结构纳米颗粒的制备，表征，及其在乙型肝炎病毒基因诊断上的应用2006本文用晶种调制的方法在分散良好的磁性氧化铁纳米颗粒表面异质生长金壳层，从而制备了水溶性Fe3O4或γ-Fe2O3@Au核-壳结构纳米颗粒。从透射电镜照片可以看出，这些复合纳米颗粒相互间分散得很好，而且，它们大致可分为直径小于和大于10纳米的两类颗粒。尽管因金的电子密度比氧化铁的要大，透射电镜较难显示复合纳米颗粒的核-壳结构，但能谱显示在大小粒径两类纳米颗粒中Fe和Au都同时存在。高梯度磁分离的结果分析表明，产物纳米颗粒中纯金颗粒的数目与总量相比完全可以忽略不计。这一结果证实了金壳层在大小粒径纳米颗粒表面的形成，同时也表明，对于大粒径纳米颗粒，其主要成分是金；而小粒径纳米颗粒的主要成分则是氧化铁。通过对金壳层较薄的小粒径纳米颗粒的选区电子衍射花样的研究，我们发现，其衍射环在跟磁性氧化铁和纯金纳米颗粒的衍射环不完全吻合的同时，也具有纯金纳米颗粒的面心立方晶体结构特征。进一步的对比分析表明，这些颗粒的较薄金壳层发生了约12％晶格压缩。我们认为，金壳层之所