无机纳米粉体表面改性研究进展.doc

摘要:由于纳米粒子易团聚对其进行表面改性是很必要的。本文综述了纳米粒子表面改性的主要方法介绍了国内外表面改性的一些实例并对纳米粒子表面改性的一些新发展和应用前景作了说明。关键词:纳米粉体;团聚;表面改性；表征Abstract：Accumulationisoneofthemostimportantproblemstoberesolvedintheapplicationofnanosizepower.Surfacemodificationcanefficientlyresolvethisproblem.Inthisaricletheauthordiscussthecauseoftheaccumulationthewayofsurfacemedicationandthemanifestionofsurfacemodification.Keywords:nanosizespoweraccumulationsurfacemodificationmanifetation1、引言物质经微纳米化后尤其是处于纳米状态时其尺寸介于原子、分子与块状材料之间故有人称之为物质的第四状态。由于纳米粒子具有大比表面积随着粒子半径的减小其表面能和表面张力都急剧增大此外还具有小尺寸效应、量子尺寸效应和量子隧道效应因而纳米材料具有独特的力学、光、热、电、磁、吸附、气敏等性质在传统材料中加入纳米粉体将大大改善其性能或带来意想不到的性质。目前纳米材料在信息、能源、环境和生物技术等高科技产业中的应用已取得了初步成果。但是在应用过程中由于纳米粒子粒径小表面活性高使其易发生团聚而形成尺寸较大的团聚体[1]严重地阻碍了纳米粉体的应用和相应的纳米材料的制备。2、纳米粒子的团聚所谓纳米粉体的团聚是指原生的纳米粉体颗粒在制备、分离、处理及存放过程中相互连接、由多个颗粒形成较大的颗粒团簇的现象。从热力学上纳米粒子的分散体系具有巨大的比表面积表面能很大系统会自动朝着表面积减小的方向变化导致纳米粒子发生团聚。粉末的团聚分为软团聚和硬团聚。软团聚主要是由于颗粒之间的范德华力和库仑力所致该团聚可通过施加机械能能消除粉末的硬团聚体内除了颗粒之间的范德华力和库仑力之外还存在化学键作用目前人们对粉末的硬团聚机理存在不同的看法其中最有代表性的是晶桥理论、毛细管吸附理论、氢键作用理论和化学键作用理论[2]。图1纳米粒子的团聚机理示意图Fig1agglomerationmechanismschematicdiagramofnano2particles为了解决纳米粉体的团聚问题以及改善粉体粒子表面活性就需要对粉体粒子进行表面改性。3、纳米粉体的表面改性要使纳米粒子分散就必须增强纳米粒子间的排斥作用能:(1)强化纳米粒子表面对分散介质的润湿性改变其界面结构提高溶剂化膜的强度和厚度增强溶剂化排斥作用;(2)增大纳米粒子表面双电层的电位绝对值增强纳米粒子间的静电排斥作用;(3)通过高分子分散剂在纳米粒子表面的吸附产生并强化立体保护作用。表面改性是指通过采用表面添加剂的方法使粒子表面发生化学反应和物理作用从而改变粒子表面状态如表面原子层结构和官能团、表面疏水性、电性、化学吸附和反应特性等。通过表面改性可提高粉体的分散性、耐久性、耐候性提高表面活性从而使粒子表面产生新的物理、化学、光学特性适用不同的应用要求拓宽其应用领域并显著提高材料的附加值。纳米粉体表面改性的方法很多主要有包覆处理改性、沉淀反应改性、表面化学改性、机械化学改性、高能处理改性、胶囊化改性、微乳化改性等等。3.1包覆处理改性包覆处理改性是一种最早使用的传统改性方法。包覆也称涂覆和涂层。是利用无机物或有机物主要表面活性剂水溶性或油溶性高分子化合物及脂肪酸皂等粉体表面进行包覆以达到改性的方法[3-4]。如包括利用吸附、附着及简单化学反应或沉淀现象进行包膜。包覆处理改性是对矿物粉体进行简单改性处理的一种常见方法。3.2沉淀反应改性利用化学反应并将其生成物沉淀在被改性粉体的表面使形成一层或多层“改性层”的方法以改变纳米粉体材料的表面特性使其达到所需的使用要求这是湿法改性的主要方法称为沉淀反应改性方法。3.3表面化学改性表面化学改性指通过纳米粒子表面与处理剂之间进行化学反应或化学吸附改变纳米粒子表面的结构和状态达到表面改性的目的的方法[5]。表面化学改性法在纳米粒子表面改性中占有极其重要的地位是目前最常用的表面改性方法主要有酯化反应法、表面活性剂法、偶联剂法、表面接枝反应法等。酯化反应法金属氧化物与醇的