有机-无机纳米复合微球的 制备、性能与应用,纳米材料学专题讲座,内 容,有机-无机纳米复合微球的定义、形貌和特点 有机-无机纳米复合微球的制备方法 有机-无机纳米复合微球的应用前景 有机-无机纳米复合微球的发展方向,1.定义、形貌和特点,定义：两种或两种以上的粒子或组分经表面包覆或复合处理 后形成的颗粒 形貌:,raspberry-like currant bun core-shell(a) core-shell(b),1.定义、形貌和特点,目的,避免了单一纳米粒子的团聚问题,具有复合协同多功能效应,降低成本(贵重纳米粒子复合到低廉粒子表面),提高化学反应速率,使一种微粒表面产生新的物理、化学、机械性能及新的功能,2.有机-无机纳米复合微球的制备方法,机械化学法,液相法,固相法,搅拌混合法,研磨法,干式冲击复合法,表面化学反应法,俗称物理法,层层自组装法(LbL),多相聚合法,表面sol-gel法,嵌段共聚物组装法,传统乳液聚合法,细乳液聚合,分散聚合,水分散聚合,异相凝聚法,2.1 机械化学法,1.母粒子;2.子粒子(包覆粒子)3.相互作用混合物4.复合粒子,机械化学法:俗称物理法(搅拌混合,研磨,干式冲击复合)实质:采用机械作用激活超细粉体(母粒子)和子粒子,使其界面间发生化学反应,以达到改性效果(机械能转为化学能),日本东京大学Honda教授和南京理工大学超细粉体与表面科学技术研究所,2.1机械化学法,机械化学法形成复合粒子的形态:,六方紧密包覆 随意包覆 理想随意包覆,机械化学法优点: 处理时间短,反应过程易控制,可连续批量生产缺点: 容易造成无机粒子晶形破坏包覆不均匀,一般为随意包覆母粒子一般为亚微米级到微米级两种粒子都要事先准备,工艺稍繁琐,2.2液相法(异相凝聚法),异相凝聚法基本原理:带有不同电性的超细粒子会相互吸引而凝聚 条件:一种超细粒子的粒径比另一种异号电荷的超细粒子粒径小得多通过调节pH值或事先制备不同表面电荷的粒子,缺点: 结合不够牢固,一般如果包覆粒子玻璃化转变温度TeTc(中心粒子)时,升温到TeTTi,反应开始(点火) d:着火点周围T升高,扩散使得反应充分,自蔓延合成法:陶瓷制品、金属材料等。,3.不对称复合粒子,3.不对称复合粒子,种子乳液聚合法 a组分：交联PS微球 b：MMA或者BMA,3.不对称复合粒子,3.不对称复合粒子,4有机-无机纳米复合微球的应用,4.1用于制备高性能涂料,最近，BASF公司借助乳液聚合，将纳米二氧化硅颗粒与聚丙烯酸酯复合，制备了有机-无机纳米复合微球。研究表明，复合乳胶膜机械性能提高显著：空白聚丙烯酸酯乳胶膜的硬度仅2.5MPa，模量0.1GPa；硬度和模量分别增加到32MPa和1.5GPa。,有机-无机纳米复合微球的应用,4.2药物缓释,IBU:布洛芬(抗炎、镇痛药),有机-无机纳米复合微球的应用,4.2药物缓释,PCL:聚己酸内酯,疏水 NIPAM:T32,疏水;T32 ,亲水 MBA:亚甲级双丙烯酰胺,有机-无机纳米复合微球的应用,4.3 药物分离:磁性微球的一个巨大优势在于可以简单地分离纯化生物活性物质，使特定的蛋白质吸附在磁性颗粒后，外加磁场即可将吸附蛋白质后的磁性微球与其他杂蛋白分开，然后将磁性微球上的目标蛋白洗脱下来即可。(磁性纳米粒子易团聚,因此往往用聚合物包覆改性),有机-无机纳米复合微球的应用,4.4 催化性能,PS/Ni复合微球对染料的催化还原,有机-无机纳米复合微球的应用,PS/Ag纳米复合微球,4.5表面增强拉曼光谱,有机-无机纳米复合微球的应用,4.6 制备两相不相容的复合物,有机聚合物/金属复合微球,有机聚合物/无机氧化物复合微球,有机-无机纳米复合微球 的发展方向,简单的新方法、新工艺制备复合微球 拓宽有机-无机组分的范围 寻求新的应用,特别是光、电转化功能材料的开发.,Thanks a lot,