综述

更新时间:2023-12-30 00:52:01 阅读量: 教育文库 文档下载

说明:文章内容仅供预览,部分内容可能不全。下载后的文档,内容与下面显示的完全一致。下载之前请确认下面内容是否您想要的,是否完整无缺。

PMMA-SiO2-B2O3杂化材料综述

作为新型的功能材料,有机-无机杂化材料的研究方兴未艾,在各应用领域已显示了强大的功能优势。有机-无机杂化材料不同于传统意义上的复合材料,它的有机相与无机相微区尺寸均在纳米范围内, 有的甚至是分子水平级的, 兼具两类材料的特点, 在光学透明性、可调折射率、力学性能、耐高温、耐磨损、柔韧性、功能性等方面表现出单纯有机高分子材料或无机材料所不具备的优越性能。“有机-无机杂化”化合物的概念出现在八十年代,随着软无机化学过程的扩张得到了发展[1-2]。溶胶-凝胶过程的温和的合成条件使无机和有机化合物在纳米尺寸上得到了结合.通过两种或多种材料的复合、互补和优化,可以制备出性能优异的杂化材料。这是单一有机材料或无机材料所不能达到的。此外,杂化材料的形态和性能可以在相当大的范围内进行调节,这就提供了一个广阔的空间来制作各种具有精细的化学、物理属性的材料。目前已成为科学研究热点之一。

1.1无机-有机杂化材料的分类

根据其两相间的结合方式和组成材料的组分可将无机-有机杂化材料分为以下几种类型[3]:

第一类:有机分子或聚合物简单包埋于无机基质中,此时无机/有机两组分之间通过弱键,如范德华力、氢键或离子间作用力而互相连接。

第二类:无机组分与有机组分之间通过强的化学键如共价键或离子-共价键结合,所以有机组分是通过化学键嫁接于无机网络中,而不是简单包裹于无机基质中,此时两相间仍存在弱键。

第三类:在上述第一类和第二类杂化材料中加入掺杂物(有机的或无机的)时,掺杂组分嵌入无机/有机杂化基质中得到此类杂化材料。

1.2 无机有机杂化材料的制备方法

无机有机杂化材料最初是通过溶胶-凝胶法制备的,经过科学工作者近二十年的不懈努力,这方面的研究开发工作取得了令人瞩目的成果,其合成方法得到了不断的完善。迄今为止,无机有机杂化材料的制备方法主要有以下几种:溶胶-凝胶法、共混法、插层法和自组装法等等。自从Stober 等[ 4] 合成了单分散非常好、尺寸可控的SiO2以来, 溶胶",凝胶法已在现代新材料、组合纳米材料中担当重要角色, 已成为当今制备纳米SiO2 材料的重要方法之一。本次设计主要通过溶胶-凝胶法制备PMMA-SiO2-B2O3杂化材料。 1.21 溶胶凝胶法[5-9]

低温或温和条件下, 溶胶-凝胶法是合成纳米SiO2 粒子和有机-无机杂化材料的重要方法。由Si-O- Si 键决定了其与其他它高分子材料相比, 具有最突出

性能如耐腐蚀、化学性质稳定、耐高温、抗氧化、抗湿气侵蚀、绝缘性好, 以及优越的稳定性、补强性、增稠性和触变性等特性; 同时, 其具有卓越的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应, 从而能展现出特殊的光、电、磁等特性, 广泛应用于电子封装材料、高分子复合材料、橡胶、塑料、涂料、油漆等诸多行业, 应用效果优良。随着对溶胶-凝胶法制备SiO2 及其杂化材料研究的不断深入, SiO2有机杂化材料展现出更为广阔的应用前景。 溶胶-凝胶法反应机理:

正硅酸乙酯( TEOS) 的水解与缩合反应是一个很复杂的过程, 其可能的反应过程如图1 所示, 因此, 要全面地描述水解和缩聚反应过程几乎是不可能的, 反应生成物是不同大小和结构的溶胶粒子。

图1 正硅酸乙酯可能反应示意图

溶胶-凝胶法特点

除溶胶-凝胶法生产SiO2 还有气相沉积法( CVD) 、沉淀法、反相胶束微乳液法和单质硅法等[ 10-14] 。与这些方法相比溶胶",凝胶法具有许多独特的优点:

( 1) 溶胶",凝胶法中原料被分散到溶剂中而形成低黏度的溶液, 可以在短时间内获得单分散非常好、尺寸可控的SiO2 ,在形成凝胶时, 反应物在分子水平上被均匀混合。

( 2) 溶液反应有利于均匀定量地掺入一些微量元素, 实现分子水平上的均匀掺杂。

( 3) 溶胶",凝胶法合成温度较低, 反应容易进行, 体系中组

分的扩散在纳米范围内。

( 4) 溶胶-凝胶技术制备的SiO2 粒子光学透明性非常好,而且由于其表面的硅羟基可作为改性的桥键, 易于实现对其表面进行改性, 制备新型功能材料。 ( 5) 溶胶-凝胶技术制备SiO2 影响因素很多, 通过对这些因素的调控, 可以获得各类结构的纳米功能材料。同时, 溶胶-凝胶法也存在某些问题, 需要随着技术的不断进步已经或正在得到解决。首先是目前所使用的原料价格相对比较昂贵, 有些原料为有机物, 对健康有害; 其次通常整个溶胶",凝胶过程所需时间较长, 常需要几天或几周; 第三是凝胶中存在大量微孔, 在干燥过程中又将会逸出许多气体及有机物, 并产生较大的收缩。 1.2.2 共混法

共混法类似于聚合物的共混改性,是有机物(聚合物)与无机纳米粒子的共混,该法是制备杂化材料最简单的方法,适合于各种形态的纳米粒子[15]。为防止无机纳米粒子的团聚,也需对其进行表面处理,方法同上。共混法基本可归为三步:制备纳米粒子(表面处理);合成聚合物;均匀混合两种物系。该法容易控制粒子的形态和尺寸分布,其难点在于粒子的分散。除采用分散剂、偶联剂和(或)表面功能改性剂等综合处理外,还可用超声波辅助分散。根据共混方式,共混法大致可分以下五种:溶液共混法;乳液共混法;溶胶-聚合物共混法;熔融共混法;机械共混法。以溶胶-聚合物共混法为例,就是无机物先水解、缩合形成溶胶再与有机高分子溶液或乳液共混,发生凝胶化而形成杂化材料。该法需寻找无机溶胶与高聚物的良溶剂,使二者在共溶剂中发生共混,而无机溶胶多为水溶性的,尽管无机物前体可溶于某些有机溶剂中。这就要求共混的高分子不能憎水,否则将发生较严重的相分离,严重影响最终杂化材料的性能。聚合物和无机溶胶的粘度也是影响杂化材料的重要因素。较低粘度的无机溶胶与高分子溶液较易达到微观上的均匀共混,二者粘度高时,则混合困难。采用该法一般粒子的尺寸较大,如Suzuki采用此法制备的聚乙烯醇/Al2O3杂化物中Al2O3粒子接近500nm。NO-HYUNG PARK等[19]制备了自乳化的聚氨酯-丙烯酸(UAA)/SiO2杂化材料,其性能随SiO2含量的不同,有较大差异。 1.2.3 插层法

插层法的原理是在具有典型层状结构的无机化合物(如硅酸类黏土、磷酸盐类、石墨、金属氧化物、二硫化物、三硫化磷络合物和氧氯化物等)中插入各种有机物[20]。插层法是制备高性能杂化材料的方法之一,根据有机高聚物插入层状无机物中的形式不同,可分为以下3种:熔体插层法;溶液插层法;插层聚合法。以熔体插层法为例,其是指在其玻璃化温度以上,静态退火状态下或熔融温度以上,剪切力作用下聚合物直接插入层状硅酸盐片层之间,从而得到PLSN,这种方法无需使用大量溶剂,是一种环保型的制备方法。Giannelis等首次采用聚合物熔体合成了PS(或PEO等)/季铵盐改性的蒙脱土杂化体系。该法原料来源极其丰富价廉,而且由于纳米粒子的片层结构在杂化材料中高度有序,使得杂化材料具有很好的阻隔性和各向异性。张爱玲[21]等用液晶聚合物(LVP)作增容

剂,制备出热稳定性良好PAl010/滑石粉杂化材料。该法原料来滚极其丰富且价廉,而且出于纳米粒子的片层结构在杂化材料中高度有序,使得杂化材料具有很好的阻隔性和各向异性,但其中插层聚合法受单体浓度、反应条件、引发剂(自由基聚合时)品种和用量等因素的影响。 1.2.4 自组装法

自组装法制备无机-有机杂化材料的基本原理是体系自发地向自由能降低的方向移动,形成共价键、离子键或配位键,得到多层交替无机-有机膜。自组装的复合聚合物的结构中不仅包含金属离子与有机配体问相互作用的配位键,还包含分子间弱的相互作用(如氢键、π-π相互作用、范德华力和静电力等)。因此,制备的无机-有机杂化材料具有丰富的构型,如一维的直链、螺旋链;二维的蜂巢型、石墨型、方格型和砖墙型等;三维的金刚石和立方格子等拓扑结构类型。XU等[22]由逐层自组装方法制备了P2W18/聚乙烯吡咯烷酮多层膜,发现该薄膜同时具备电致变色与光致变色的性能。与溶胶-凝胶法、插层法、共混法等制备方法相比,自组装法合成的无机-有机杂化材料具有有序结构,可从分子水平上控制无机粒子的形状、尺寸、取向和结构,更便于精确调控纳米材料的结构和形态。但它存在着操作流程和结构控制复杂等问题,限制了其应用。 1.2.5 水热合成法

水热合成法是指在一定的温度(100-1000℃)和压力(1-l000MPa)下在溶剂中进行的特定化学反应。反应一般在特定类型的密闭容器或高压釜中进行。在水热合成反应中,水处于亚临界和超临界状态,反应物在水中的物性和化学反应性能均异于常态,反应活性很高。冯守华[23]对水热合成法制备功能材料进行了大量研究工作。他们在大量无机-有机杂化材料水热合成的基础上,从简单的反应原料出发合成出具有螺旋结构的无机-有机杂化材料[M(4,4’-bpy)2][(VO2)HPO4)]2(M=Co,Ni;bpy为双吡啶)。Jin等[24]采用水热合成法制备了一系列多金属氧酸盐-有机杂化材料。 1.2.6 其他方法

除上述方法外,还有其他方法如:微波法;LB膜技术;电解聚合法;原位悬浮聚合法等等

1.3 有机-无机杂化材料的应用

无机-有机杂化材料由于其特殊的形态结构使其具有优异的力学性能、热学性能、电学性能、光学性能而引起广泛关注。 1.3.1 光学材料

将有机聚合物填充到溶胶-凝胶基质中制备的材料具有非常良好的光学性能。该材料中有机组分与无机组分间以化学键结合,既具有高分子材料透光性、柔韧性、易加工性等优点,又有无机光学材料的高硬度、高模量、高耐划痕等机械性能及优良的耐热、透气及对紫外光的吸收性能等特点。如曹峰[25]等人制备了一种新型的光敏聚酰亚胺/二氧化硅杂化材料,该材料除保持光敏聚酰亚胺

原有的感光性能外,其热稳定性能、力学性能能及与基底的粘附性能均有明显地提高。

1.3.2 催化材料

自20世纪70年代日本成功地实现了多金属氧酸盐催化丙烯水合工业化以来,多金属氧酸盐作为有机合成和石油化工中的催化剂已备受关注。周萍等[26]采用自组装技术合成了负载型多金属氧酸盐-有机胺-二氧化钛杂化催化剂

K5[Mn(H2O)PW11O39- APS-TiO2](APS(C2H5O)SiCH2CH2CH2NH2),该催化剂很好地解决了非均相反应中负载型多金属氧酸盐易脱落的问题。此类催化剂耐水性好,不易溶脱,可重复使用。Keggin型多金属氧酸盐目前最广泛的应用就是作为工业催化剂[27,28],它可广泛地用于氧化催化、酸催化及光催化,也常用作工业加氢脱硫、加氢脱氮以及化石燃料中加氢脱金属催化剂。 1.3.3 其他应用

除此之外,无机-有机杂化材料还可以作为电学材料,生物材料,结构材料,凝胶材料,陶瓷材料等等。

1.4 有机-无机杂化材料的研究进展

1.4.1 光学材料

将无机物( 如SiO2、T iO2 等) 与光学透明高分子材料( 如PMMA, 即聚甲基丙烯酸甲酯) 进行杂化所得到的有机-无机杂化材料, 具有高分子材料和无机光学材料的双重特性, 如透光性、柔韧性、易加工性, 以及硬度高、耐划痕、耐热、透气等。Yu 等[ 7] 制备了MSMA( 丙烯聚合物) / SiO2 的杂化薄膜, 通过SiO2 的含量可调节杂化膜的折射率, 使其在紫外光和可见光区具有极好的透光性。T an 等[ 8] 通过溶胶-凝胶法制备了三乙基氧硅烷与氧化钛的无机-有机杂化材料, 该杂化材料与具有荧光性质的Eu3+ 螯合后同样具有优良的荧光性能。量子产率达到了11. 6% , 其荧光寿命为0. 4 ms, 预期在生物检测方面会有广泛的应用。Blanc 等[ 9 ] 通过溶胶-凝胶法制备出了聚丙烯酸-二氧化硅/ 二氧化钛的杂化材料。红外光谱显示杂化材料内存在化学键作用。该杂化材料对蓝光的透光性能比较好, 并且光传输损耗比较低, 适宜在集成光学和通信信号传输中应用。 Smitha[ 10] 等通过硅酸前驱体水解在SiO2 表面修饰上疏水的甲基三甲氧基硅烷形成了硅凝胶的杂化材料。FT IR 谱图显示杂化材料内部形成新的化学键, SEM 照片表明杂化材料表面均匀。该材料的热分解温度高达530 ", , 且透光率接近100%, 在光学方面有广阔的应用前景。 1.4.2 电学材料

有机-无机杂化材料在电学方面的研究始于1986 年Ravanine 的工作。此后, 在该方面的研究工作不断开展。Mimura 等[ 11] 以PMPS( 聚甲基苯基硅烷) 和MPTMS( 3-异丁烯酸丙氧基三甲氧基硅烷酯) 为原料, 用溶胶", 凝胶法制备了薄膜杂化材料, 并研究其光电性能。结果发现, 在紫外光照射下, 杂化材料的降

解速度低于PMPS 的降解速度。室温紫外光下, 杂化材料的折射率从1. 60 减少至1. 40, 为聚硅烷基光电设备的开发提供了新的方法。在后续实验中, Mimura 等[ 12] 在PMPS、MPT MS 中添加了正丁氧基硅烷, 采用溶胶-凝胶法制备有机聚硅烷/ T iO2 的杂化膜。FTIR 测试表明, 在910cm-1处产生了S-i O-T i 的吸收峰, 同时, 杂化膜与四氢呋喃等不发生化学反应, 也表明共聚物与TiO2间以共价键结合。从光学吸收和光致发光谱图看到, 在3. 7、4. 5eV 处共聚物/ TiO2 的特征光吸收,随共聚物含量减少, 杂化膜的光致发光密度变弱, 且远弱于相同共聚物含量的共聚物/ SiO2 膜。稳态光电导实验发现, 共聚物/ T iO2 的光电导约是共聚物/SiO2 的100 倍。这种共聚物/ T iO2 杂化膜是一种新型的光电材料, 有望用作太阳能电池和紫外光检测。 1.4.3 涂层材料

有机-无机杂化材料既具有有机聚合物的坚韧性、伸缩性, 又具有无机固体材料的高硬度、化学稳定性等特点, 作为功能性的涂层材料, 如抗雾、抗灰涂层、耐刮、耐火涂层、太空涂层、萃取涂层、以及聚合物表面的阻隔层和金属表面的抗腐蚀涂层等, 也有很大研究价值。Dw orak 和Soucek [ 13] 利用末端被环氧环己烷取代的聚硅氧烷与硅-金属氧化物聚集体相作用, 制备了一种太空涂层。实验证明, 有机相和无机相起着相互协同的作用, 在原子氧以紫外线和高能粒子作用下, 受到破坏的位置立即又生成了硅-金属氧化物聚集体, 从而起到保护涂层的作用。在此基础上, Soucek [ 14] 又发展了一种环保性太空涂层, 实验中选择环亚麻子油为有机质, 这是一种可再生资源。文章运用三元实验设计, 对各种原料的配比进行研究, 特别是对有机、无机质间的协同作用进行了评价, 这是一项开创性的工作。Tang 等[ 15] 在溶胶-凝胶复合材料涂层和不锈钢基材之间通过化学键合加入一层聚合物膜, 该涂层具有极强的耐腐蚀性; 将得到的有机-无机杂化涂层应用到对奥氏体球墨铸铁( A IN ) 的保护中, 发现杂化涂层提高了AIN 的耐腐蚀性能[ 16] 。王芳等[ 17] 采用溶胶-凝胶法制备出了T iO2 / 有机硅透明杂化涂层材料。通过控制TiO2 的含量可实现杂化材料折射率的连续可调, 并且该材料与玻璃基片具有良好的粘接性能, 说明有机-无机涂层在多层减反射膜的设计和构造中具有重要的应用价值。 1.4.4 催化材料

有机-无机杂化材料打破了有机和无机物的界限为新型催化材料的探索开辟了新途径。Sullivan等[ 18] 把用磷酸修饰的有机-无机杂化材料( ( H O) SiCH2CHPO( OH ) 2CH2 CH2 SiO2( OH) n ) , 作为固体酸催化剂, 用于片那醇的重排, 转化率可达80% 。Rchar d 等[ 19] 用Zr [ OSi ( OtBu ) 3 ] 4 和( EtO) 3SiRn ( OEt ) 3 为反应物, 水热法制备了含过渡金属Zr 及有机片段Rn 的共价键有机-无机杂化材料, 并用29 Si 13C CP MAS NMR、FTIR、RXRD、AT M 等手段对杂化材料进行表征。将过渡金属引入杂化材料, 有望用作催化剂, 这为杂化材料的多样

化制备提供了一种方法。Li 等[ 20] 对TiO2 表面的羟基进行活化, 然后用氨丙基三乙氧基硅烷对其进行修饰, 从而制得了PAN I/ SAM-TiO2 杂化材料。结构分析表明PANI和T iO2 之间生成了化学键, 杂化材料具有良好的热稳定性能, 在可见光区有高吸收, 并且在太阳光下表现出优异的光催化活性。王虹苏等[ 21] 采用直接合成的方法, 制备出了HMS 型有机-无机杂化介孔碱性催化材料。采用多种手段对材料进行表征, 并通过典型的2",-羟基苯基甲基酮和苯甲醛缩合制备黄烷酮的反应对其进行催化活性测试。结果表明, 杂化材料的催化性能与 杂化分子筛中的碱性中心有关。有机碱中心被引入到介孔骨架中, 这在有机分子特别是小分子参与的碱催化反应中具有较好的应用前景。 1.4.5 磁性材料

溶胶-凝胶法常用于制备磁性材料, 通常是在无机基体( 如SiO2 ) 中掺杂纳米磁性粒子[ 22] 。Zhitomirsky 等[ 23] 用电沉积法在Pt 电极上就地制备了纳米氧化铁/ PDDA ( 聚二甲基二烯丙基氯化铵) 杂化膜。实验发现, 该膜具有超顺磁性, 并且杂化膜的产量、组成及特性与沉积时间和溶液中聚合物的浓度有关。这为发展新的杂化纳米结构的磁性材料提供了一条新的途径。邓建国等[ 24] 采用微乳液聚合法合成了具有核壳结构的Fe3 O4 / 聚吡咯纳米微球, 粒径为30~ 40nm, 其中聚吡咯壳层厚度为10 ~ 20nm。运用XRD、I R、UV、TGA 及电磁性能测试等手段研究了Fe3O4 / 聚吡咯纳米微球的结构和性能。初步研究了磁性微球的电、磁性能和热稳定性能, 为进一步研究磁性高分子材料提供了新的思路。苏碧桃等[ 25] 利用HNO3 处理CoFe2O4 磁性纳米粒子使其表面离子化, 再让苯胺在其表面原位氧化聚合, 制备了具有电磁功能的聚苯胺/ CoFe2 O4 纳米复合物。研究结果表明, CoFe2O4 被聚苯胺完全包覆, CoFe2 O4 与PANI 之间存在化学键合作用, 所得复合物具有良好的电性能和磁性能。 1.4.6 生物材料

Hench[ 26] 首先报道了某些组成的玻璃具有生物活性, 之后, 国内外对生物玻璃的研制十分活跃。Chikar a 等[ 27] 将HEMA 或PMMA 作为有机相, 加入MPS、Ca2+ 制备具有生物活性的有机-无机杂化材料, 发现一定配比的MPS-HEMA/ PMMA-Ca2+形成的杂化材料, 表面有羟基磷灰石形成, 其与生物玻璃和玻璃陶瓷上的羟基磷灰石层十分相似。抗压强度实验表明其与传统骨骼陶瓷一样具有很好的机械性能, 这类杂化材料具有生物活性, 并能克服传统的生物活性玻璃和玻璃陶瓷较脆、韧性小的缺点, 有望用作新型的骨骼修复材料。邸利芝等[ 28] 合成出了聚富马酸丙二酯/ ( 硫酸钙/ ",-磷酸三钙) 生物材料。测试表明, 杂化材料的最大抗压强度为12~ 62 MPa, 抗压模量为160 ~1149 MPa, 凝聚时间在2~ 12 min, 并且适合植入操作的要求, 因此可用作骨修复材料。Rusu 等[ 29] 用羟基磷灰石和壳聚糖为原料采用逐步沉淀法制得了颗粒大小可调的羟基磷灰石/ 壳聚糖有机-无机杂化材料。X-射线显示杂化材料中羟基磷灰石颗粒大小为15-50 nm。TEM 测试表明羟基磷灰石呈棒状分布于壳聚糖中, 其结构特征很接近于生物体中的磷灰石, 因此该材料在骨骼修复方面有一定的应用价值。

1.4.7化学传感器

对于有机- 无机杂化材料在气体传感器方面的研究工作最早见于1991 年Lin 等[ 30] 的报道。他们用( CH3 ) 2N ( CH2 ) 3 Si ( OCH3 ) 3 和CH3 ( CH2 ) 2 Si( OCH3 ) 3 制成的杂化膜作为SO2 的敏感膜, 利用叔N 对SO2 的作用来检测SO2 气体。结果表明, 当有CO、CO2、CH4 存在时, 杂化膜具有极低的交叉敏感性, 且对温度和湿度的依赖性低, 检测SO2 的最低下限为0.5v pm。1996 年Benjamin 等[ 31] 报道了掺杂不同阴离子的聚吡咯( 及其衍生物) / 二氧化锡的杂化材料的制备, 及室温下其气敏性能, 结果发现,杂化材料的气敏性决定于掺杂阴离子及吡咯衍生物的类型, 当聚吡咯的含量为2. 5%, 掺杂离子为Cl-时, 杂化材料对有机蒸气( 如甲醇、乙酸乙酯等) 的灵敏度最高。近年来, 这方面的研究逐渐开展起来。Suri等[ 32] 制备了聚吡咯/ 氧化铁的杂化材料, 并研究其气敏、湿敏性质。结果表明, 杂化材料对湿度的灵敏度高于",-Fe2O3 , 并且灵敏度随杂化材料中聚吡咯含量的增加而增强。在不同气体( CO2、_______N2、CH4等) 压力下测试杂化材料的气敏性, 灵敏度大小依次为CO2> N2> CH4 , 且灵敏度与气体压力呈线性关系。这种杂化材料具有商业应用价值。Nardis 等[ 33] 用溶胶-凝胶法制备了钴卟啉/ 二氧化锡的杂化膜材料, 气敏性实验表明其对甲醇比一氧化碳有更好的选择性。Hosono 和Mat subara 等[ 34, 35] 则报道用插层法及化学气相沉积法分别制备了聚吡咯/ 氧化钼的杂化薄膜和粉体, 研究其对易挥发有机化合物的气敏性, 结果发现, 不同形式的聚吡咯/ 氧化钼杂化材料气敏性相似, 都对极性的甲醛等蒸汽表现出较高的敏感性, 而对非极性的苯等蒸汽几乎没有气敏性。 1.5 本实验的目的和意义

有机-无机杂化材料在多种应用领域已显示了它的优异性能和巨大潜力, 但它仍是一个年轻尚需进一步研究的领域, 如杂化材料的的杂化机理、材料的结构与性能的关系、反应条件对杂化材料性能的影响等方面都需要进一步的研究。 溶胶-凝胶法能在较低的温度下形

成无机网络,易于成型和掺杂,可方便地通过控制反应产物的成分而进行分子设计和剪裁,为有机无机杂化材料的制备提供了一种有效的方法。研究表明,当有机组分与无机组分以化学键相连时,所获得的杂化材料性能比较稳定,且有可能获得诸多优异的性能。为此,通常须在聚合物主链或侧链上引入≡Si(OR)3 烷氧基团或通过偶联剂使有机与无机组分以化学键相连。但是,在许多情况下,特别是制备含有功能性高分子聚合物的杂化材料时,引入≡Si(OR)3烷氧基团的反应比较困难,同时,偶联剂的引入也有可能干扰材料的组成设计。本次研究拟通过溶胶凝胶法制备PMMA-SiO2-B2O3杂化材料,对于稀土离子及过渡金属离子掺杂对于杂化材料的性能进行研究,对于杂化材料的结构予以表征。随着人们对杂化

材料的深入研究及其新功能的不断开发, 它作为一种性能优异的新型材料, 必将发挥更大的作用。

1.6参考文献

[1] Sanchez C,Labuan B., Chaput F., Boilot J.P.. Optical Properties of Functional Hybrid Organic-Inorganic Nan composites[J]. Adv.Mater,2003,15(23),1969~1994

[2] Avnir D.,Levy D.,Resifted R..The nature of the silica cage as reflected by spectral changes and enhanced photo stability of trapped Rhode mine 6G.[J]. Phys.Chem,1984, 88(5):956-959

[3] 李延红,翟林峰.无机-有机杂化材料的制备与应用研究进展[J].化工科技市场, 2005, 28(4),44-49

[ 4 ] Mills t on e J E , Park S , Shuford K L, et al. Obs ervati on of aquadrupole plasmon mode f or a col loidal s olut ion of gold nanoprisms [ J] . J AM CHEM SOC, 2005, 127: 53125313.

[ 5 ] Zhang J H , Liu H Y, Wang Z L, Min g N B. Synthesis of gold regular oct ahedra w ith cont rolled size and plasmon resonance[ J ] . Appl Ph ys L et t , 2007, 90: 163122.

[ 6 ] Eust is S, E lSayed M A. Why gold nanopart icles are more preci ous than pretty gold: Noble metal surf ace plasmon resonance and it s enhancement of th e radiati ve and n on radiat ive p ropert ies of n anocryst al s of dif ferent shapes [ J] . Chem Soc Rev, 2006,35: 209217. [ 7 ] Deckert",Gaudig T , Deckert V. Ult raflat transparent gold nanoplat esideal subst rates for tip Enhanced raman scatteringexperiments[ J] . SM ALL , 2009, 5( 4) : 432436.

[ 8 ] Wan g T , H u X G, Dong S J. Surf actant less synthesis of mu lt iple shapes of gold nanost ructures and their shape dependent SERS spect roscopy [ J ] .J Phys Chem B, 2006, 110: 1693016936.

[ 9 ] Lu G W, Li C, Sh i G Q. Synthesis and charact eriz at ion of 3D dendrit ic g old nan ost ructures and thei r use as sub st rat es f or surface enhanced raman s catt ering [ J] . C hem Mat er, 2007,19:3433",3440.

[ 10] H aru nar Rashid M D, Man da T K. T em plateless s ynthesis of polyg onal gold nan opart icl es: An un support ed and reus abl e cat", alyst w ith superior act ivit y [ J ] . Adv Fun ct Mat er, 2008, 18: 22612271.

[ 11] Chen J Y, Wan g D L, Xi J F, et al. Im muno gold nan ocages

with tailored optical pr op ert ies f or t arget ed phot othermal dest ruction of cancer cell s[ J] . Nan o Lett , 2007, 7: 1318- 1322.

[ 12] Dur r N J, Larson T , Smith D K, et al. T w o",ph ot on lumines", cence im aging of can cer cell s using m ol ecu larly t arget ed gold

nan orods [ J] . Nano Let t , 2007, 7( 4) : 941-945.

[ 13] Ts uji M, Miyamae N, Hash imot o M, et al. Colloids and surfaces A: Physicochem . Shape and s ize cont rolled synthesis of gold nanocryst al s u sing oxidat ive etching by AuCl 4 and Clanions in microwave polyol process [ J] . Eng Aspect s, 2007, 302:587-598.

[ 14] LiZH, Liu Z M, Zh ang J L, et al. Syn th esi s of singl ecryst al gold nanosheets of large size in ionic liquids[ J] . J Ph ys ChemB, 2005, 109: 14445-14448.

[15] 李旭华,袁荞龙,王得宁,等.杂化材料的制备、性能及应用[J].功能高分子学报, 2000.

[16] No-Hyung Park,Kyung-Dusuh. Polyethylene toughened by CaCO3 particle: Brittle- ductile transition of CaCO3 toughened HDPE[J].ApplPolym Sci, 1996, 71: 1597- 1561

[17] 张启卫,章永化,房雪松,等.聚醋酸乙烯酯/二氧化硅杂化材料的制备与性能研究[J].材料科学与工程,2002,20(3):381-385

[18] 张爱玲.液晶聚合物对P A1010/滑石粉杂化材料增容作用的研究[J].高分子材料科学与工程,2003,19(1):136-139.

[19] Xu Bingbing,Xu Lin,Gao Guanggang,et a1.Nanosized Multi-layer Films With Con cur -rent Photochromism and Electrochromism Based on Dawson-Type Polyoxometalate[J].Appl Surf Sci,2007,253(6).3190-3195

[20] 冯守华.无机固体功能材料的水热合成化学[J].化学通报,2007,70(1):2-7 [21] Jin Hua, Qi Yanfei, Xiao Donglong,et a1.Two Novel Inorganic-Organic Hybrids Based on Saturated Wells-Dawson Polyoxoanion and Copper-organonitrogen Co -ordination Polymer[J].Mol Struct,2007,837(1-3):23-29

[22] 曹峰,朱子康,印杰,等.新型光敏聚酰亚胺/SiO2,杂化材料的制备与性能研究[J].功能高分子学报,2000,13:325-328.

[23] 周萍,李莉,宋旭梅.POM-APS-TiO2杂化光催化剂的制备及表征[J].齐齐哈尔大学学报(自然科学版),2003,19(4):24-26

[24] 刘亚冰,段莉梅,曹高娃,等.M-V-O(M=Mo, As, W)体系Keggin型杂多酸的研究进展及应用[J].内蒙古民族大学学报(自然科学版),2004,19(6):704-706 [25] 王家庆,吴庆银.取代型杂多酸H5[Ga(H2O)ZrWllO39].14H2O的合成与性能[J].渤海大学学报(自然科学版),2007,28(2):102-10713(2):211-217

[ 27 ] Yu Y Y, Chen W C. Mat er Chem Phys [ J] , 2002,

82: 388- 395.

[28 ] ", Tan M , Wang G, Ye Z, et al . J Lumin [ J] , 2006, 117( 1) : 20- 28.

[ 29 ] ", Blanc D, Zhang W, Massard C, et al . Ptical M ater [ J] , 2006, 28( 4) : 331- 335.

[ 30] ", Smitha S, Shajesh P, Mukundan T , et al . Co lloid Sur face B[ J] , 2007, 55( 1) : 38- 43.

[ 31] Benjamin P J, Phillip E, Richard J E. J MaterChem [ J] , 1996, 6 ( 3) : 289- 294.

[ 32] Suri K, Annapoorni S, Sarkar A K, et al . Sensor Act uat B [ J] , 2002, 81: 277- 282.

[ 33] Nardis S, Monti D, Natable C D, et al . SensorActuat B [ J] , 2004, 103: 339- 343.

[ 34] Hosono K, Mat subara I, Murayama N, et al. ChemM ater [ J] , 2005, 17 ( 2) : 349- 354.

[ 35] Matsubara I , H osono K, Murayama N, et al. BullChem SocJpn [ J] , 2004, 77: 1231- 1237

姓名:申再朋 指导老师:裘小宁 班级:高081 学号:089034014 日期: 2011年11月15

[ 27 ] Yu Y Y, Chen W C. Mat er Chem Phys [ J] , 2002,

82: 388- 395.

[28 ] ", Tan M , Wang G, Ye Z, et al . J Lumin [ J] , 2006, 117( 1) : 20- 28.

[ 29 ] ", Blanc D, Zhang W, Massard C, et al . Ptical M ater [ J] , 2006, 28( 4) : 331- 335.

[ 30] ", Smitha S, Shajesh P, Mukundan T , et al . Co lloid Sur face B[ J] , 2007, 55( 1) : 38- 43.

[ 31] Benjamin P J, Phillip E, Richard J E. J MaterChem [ J] , 1996, 6 ( 3) : 289- 294.

[ 32] Suri K, Annapoorni S, Sarkar A K, et al . Sensor Act uat B [ J] , 2002, 81: 277- 282.

[ 33] Nardis S, Monti D, Natable C D, et al . SensorActuat B [ J] , 2004, 103: 339- 343.

[ 34] Hosono K, Mat subara I, Murayama N, et al. ChemM ater [ J] , 2005, 17 ( 2) : 349- 354.

[ 35] Matsubara I , H osono K, Murayama N, et al. BullChem SocJpn [ J] , 2004, 77: 1231- 1237

姓名:申再朋 指导老师:裘小宁 班级:高081 学号:089034014 日期: 2011年11月15

本文来源:https://www.bwwdw.com/article/r94x.html

Top