聚丙烯酸盐分散制备钠米氧化锌及其聚合物杂化材料

论文摘要

纳米氧化锌具有成本低、化学稳定性好、宽间隙（3.37eV）等多种优点,已经成为一种重要的基础材料,并被广泛应用于生物、医药、化工、电子和陶瓷等行业,具有十分广阔的前景。目前纳米氧化锌的制备大体分为物理法和化学法,而化学法中的水热法由于操作简单、不需要贵重仪器、价格低廉等优点受到研究者的亲睐。本论文的主要工作如下：（1）首先以丙烯酸、氢氧化钠/钾为原料,过硫酸铵为催化剂,采用水溶液聚合的方法,通过控制浓度和加料方式得到不同分子量的聚丙烯酸钠/钾。（2）以二水合醋酸锌、氨水为原料,以聚丙烯酸钠/钾为分散控制剂,采用水热法成功制备得到粒径为2-5nm且分布均匀纳米氧化锌。这是聚丙烯酸钠/钾高分子链的空间位阻作用和其携带电荷的静电稳定作用共同作用的结果,两种作用既限制了氧化锌晶体的生长,又阻止了氧化锌颗粒发生团聚。（3）纳米氧化锌颗粒被聚丙烯酸钠/钾包裹着,共同形成纳米微球中。其中纳米氧化锌颗粒的晶体生长方向为[001]方向,即c轴方向。（4）课题中制备的几种不同分子量的聚丙烯酸钠/钾在一定浓度范围内均可以得到稳定的分散有聚合物/氧化锌纳米复合微球的水溶液,随着聚丙烯酸钠/钾浓度的增大,复合微球的粒径呈减小的趋势,且趋势放缓。（5）反应得到的纳米微球可以稳定的分散在水溶液中数日不发生沉降,包裹在其中的纳米ZnO也就实现了在水中的稳定分散。以丙酮为破乳剂,可将聚合物/氧化锌纳米复合微球沉淀出来。沉淀得到的粉末可以重新溶解至水中得到良好分散的稳定溶液。（6）将一定量的丙烯酰胺溶解在分散有纳米微球的水溶液中,一定温度下引发丙烯酰胺聚合并将水蒸发掉后,得到了纳米氧化锌／聚丙烯酰胺杂化材料。

论文目录

• 学位论文数据集
• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 纳米材料的基本概念及其组成分类
• 1.2.1 纳米材料的基本概念
• 1.2.2 纳米材料的组成分类
• 1.3 纳米材料的基本理论及性能
• 1.3.1 纳米材料的基本理论
• 1.3.1.1 体积效应（小尺寸效应）
• 1.3.1.2 表面效应
• 1.3.1.3 量子尺寸效应
• 1.3.1.4 宏观量子隧道效应
• 1.3.2 纳米材料的基本性能
• 1.3.2.1 光学性质
• 1.3.2.2 扩散与热学性质
• 1.3.2.3 力学性能
• 1.3.2.4 电学性质
• 1.3.2.5 磁学性质
• 1.4 纳米材料的历史发展概况
• 1.5 纳米氧化锌的制备方法
• 1.5.1 水热法
• 1.5.2 化学气相沉积法
• 1.5.2.1 使用催化剂
• 1.5.2.2 不使用催化剂
• 1.5.3 电化学沉积法
• 1.5.4 溶胶-凝胶法
• 1.5.5 固相合成法
• 1.5.6 其他方法
• 2处理ZnO薄膜'>1.5.6.1 H₂处理ZnO薄膜
• 1.5.6.2 电化学/化学混合合成法
• 1.5.6.3 还原氧化ZnS
• 1.5.6.4 乙醇热法
• 1.5.6.5 喷雾热解法
• 1.6 纳米氧化锌的应用
• 1.6.1 电磁领域
• 1.6.2 环境及光催化领域
• 1.6.3 日用化工及生物医学领域
• 1.7 本课题的引出
• 第二章 纳米氧化锌的制备与表征
• 2.1 主要试剂与设备
• 2.1.1 主要试剂
• 2.1.2 主要设备
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 聚丙烯酸盐的制备
• 2.2.2 纳米氧化锌的制备
• 2.3 表征测试
• 2.3.1 聚丙烯酸盐分子量的测定
• 2.3.2 透射电镜（TEM）分析
• 2.3.3 高分辨透射电镜（HRTEM）分析
• 2.3.4 X射线能谱分析
• 2.3.5 红外光谱（FTIR）分析
• 2.3.6 激光粒径仪
• 2.3.7 广角X射线衍射分析
• 2.4 产物外观及沉淀溶解试验
• 2.5 产物粒径大小及分散度分析
• 2.5.1 不同聚丙烯酸盐的粘均分子量
• 2.5.2 聚丙烯酸盐不同质量浓度对产物粒径及分散度的影响
• 2.5.2.1 聚丙烯酸钠Ⅱ作为分散控制剂
• 2.5.2.2 聚丙烯酸钠Ⅲ作为分散控制剂
• 2.5.2.3 聚丙烯酸钾Ⅳ作为分散控制剂
• 2.5.2.4 聚丙烯酸钾Ⅴ作为分散控制剂
• 2.5.2.5 规律总结
• 2.5.3 不同分子量聚丙烯酸钾对产物粒径的影响
• 2.6 产物结构和性能表征
• 2.6.1 红外光谱分析
• 2.6.2 广角X射线衍射（XRD）分析
• 2.6.3 形貌及微结构分析
• 2.7 本章小结
• 第三章 聚合物杂化材料的制备
• 3.1 主要试剂与设备
• 3.1.1 主要试剂
• 3.1.2 主要设备
• 3.2 实验部分
• 3.3 表征测试
• 3.4 实验结果及讨论
• 3.4.1 样品照片
• 3.4.2 红外分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者简介
• 附件