纳米粒子的可控生长(SiO2)

纳米粒子的可控生长(SiO2) 一、绪论 纳米SiO2是由硅或有机硅的氯化物高温水解生成的表面带有羟基的超细粉体,粒径通常为20-60 nm,化学纯度高,分散性好。纳米SiO2主要采用气相法和沉淀法生

纳米粒子的可控生长(SiO2) 一、绪论 纳米SiO2是由硅或有机硅的氯化物高温水解生成的表面带有羟基的超细粉 体,粒径通常为20-60nm,化学纯度高,分散性好。纳米SiO2主要采用气相法和沉 淀法生产:将无机硅或有机硅的氯化物在氢气和空气存在下于高温炉(1000-1200℃) 中分解,生成SiO2气溶胶,再经聚集器收集即可制得气相法纳米SiO2;用酸分解可 溶性的硅酸盐,即可制得沉淀法纳米SiO2。其中气相法生产的纳米SiO2粒径较小, 结构比较紧密,一次结构的内部具有相对稳定的物理化学性能。沉淀法生产的纳米 SiO2表面羟基多,碱性强,结构疏松,一次结构的内部易被氧化,最后形成团聚,导致 性能降低。 两种方法生产的纳米SiO2都是粒径小于40nm的絮状和网状准颗粒结构,表 面都存在不饱和的残键及不同键合的羟基,具有很高的表面活性,常用于制备聚合物 /无机纳米复合材料,以提高聚合物材料的力学性能。另外,纳米SiO2独特的小尺寸 效应和宏观量子隧道效应使聚合物材料的弹性、耐磨性、耐水性、光稳定性及表面 糙度等性能也得到大幅度提高。因此聚合物/纳米SiO2复合材料具有广阔的应用前 景。 纳米SiO2的表面改性与分散:纳米SiO2以两种形式存在,即单分散性的一次 粒子和团聚的二次粒子。一次粒子处于激发态,有极高的反应活性,二次粒子处于相 对稳定状态。由于纳米SiO2粒子表面存在大量的羟基,表面结合能高,易于团聚。 因此,制备纳米复合材料时需要对纳米SiO2粒子的表面进行改性,使其处于一次粒 子状态,改善其在聚合物基体中的分散性。纳米SiO2的表面改性方法主要有物理法 和化学法两大类。大致有以下几种:(1)机械化学改性。运用粉碎、摩擦等机械应 力作用对纳米粒子表面进行激活,以改变表面晶体结构和物理化学结构;(2)外膜层 改性。在纳米SiO2表面均匀地包覆一层其它物质的膜,使其表面性质发生变化;(3) 表面覆盖改性。主要是利用表面活性剂覆盖于纳米SiO2粒子表面,赋予粒子表面新 的性质。常用的表面活性剂有硅烷类偶联剂、钛酸酯类偶联剂等;(4)局部活性改