高分散性无机纳米粒子的制备及其表面修饰

论文摘要

该论文发展了化学控制方法,纳米粒子的制备技术与原位表面修饰结合,利用各种有效控制方法和新的合成路线,合成一系列的高分散性纳米粉体材料。第一章为前言,介绍了无机纳米材料的分类、性质、应用及发展前景以及无机纳米材料表面修饰研究的发展、应用背景、合成与修饰过程原位同步进行方法的探索与发展;在第二章中,采用新的方法,选用NH4Cl或NH4NO3等热稳定性低、易于热分解的物质为固体载体,以Ti（OC4H9）4为钛源,通过sol-gel方法合成了高分散锐钛矿型TiO2纳米晶,有效的克服了烧结过程中产物颗粒的团聚和生长;第三章中,首次采用无CO2存在的封闭体系中进行高纯度CaO的消化和Ca（OH）2悬浮液的充分陈化,有效地排除了空气中CO2气体和溶液中的杂离子影响,合成了单分散纳米CaCO3,样品粒径微小、颗粒大小均匀、分散性好;在第四章中,首次探索合成了具有自分散功能的纳米粉体材料,以（NH4）2SO4和BaCl2为原料,乙醇-水混合溶剂为媒体,通过简单的化学沉淀过程,沉淀经乙醇洗涤、低温热处理等过程,成功的合成了平均粒径为24.3 nm的BaSO4粉体样品。产物粉体具有在水中自动扩散形成稳定纳米悬浮液的功能;在第五章中,选用BaCl2和（NH4）2SO4为原料、以十八烷基磷酸单酯为修饰剂,将纳米硫酸钡的合成与表面有机化修饰过程进行原位结合,成功的一步合成了疏水性纳米BaSO4粒子;在第六章中,以Na2SiO3为原料,纳米CaCO3为核心,在其表面上均匀包覆一层致密的SiO2壳层,合成出CaCO3/SiO2核-壳结构纳米复合粒子。复合粒子抗酸性比纳米CaCO3大幅度提高,在一定的应用领域可当作为纳米SiO2的替代产品。本论文获得了一些创新性的研究成果,在无机纳米粒子的合成技术中引入了新的思路,对于无机纳米材料的应用和产业化推进具有指导意义。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 纳米材料的定义和分类
• 1.2.1 纳米颗粒
• 1.2.2 纳米纤维
• 1.2.3 纳米薄膜
• 1.3 纳米材料的特性
• 1.4 纳米粉体材料的应用
• 1.5 纳米材料的合成方法
• 1.5.1 化学沉淀法
• 1.5.2 微乳液法
• 1.5.3 溶胶-凝胶法
• 1.5.4 水热法
• 1.6 纳米颗粒表面修饰
• 1.6.1 偶联剂修饰
• 1.6.2 脂肪酸或其盐修饰
• 1.6.3 磷酸酯修饰
• 1.6.4 高碳醇修饰
• 1.6.5 原位修饰
• 1.7 本论文选题的目的和意义及其主要成果
• 参考文献
• 2纳米晶的研究'>第二章 固体载体热分解法合成高分散性TiO₂纳米晶的研究
• 2.1 引言
• 2.1.1 概述
• 2.1.2 合成方法
• 2 纳米晶的研究'>2.2 氯化铵载体热分解法控制合成TiO₂纳米晶的研究
• 2.2.1 实验部分
• 2.2.1.1 试剂及仪器
• 2 的制备过程'>2.2.1.2 高分散锐钛矿型纳米TiO₂的制备过程
• 2.2.1.3 样品的表征
• 2.2.2 结果和讨论
• 2.2.3 结论
• 2 纳米晶的研究'>2.3 硝酸铵载体热分解法控制合成TiO₂纳米晶的研究
• 2.3.1 实验部分
• 2.3.1.1 试剂及仪器
• 2 的制备过程'>2.3.1.2 高分散锐钛矿型纳米TiO₂的制备过程
• 2.3.2 结果和讨论
• 2.3.3 结论
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 第三章 单分散纳米碳酸钙的合成研究
• 3.1 引言
• 3.1.1 纳米碳酸钙的应用
• 3.1.2 纳米碳酸钙的合成方法
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂及仪器
• 3.2.2 制备过程
• 3.2.3 样品的表征
• 3.3 结果和讨论
• 3.3.1 产物结构和组成
• 3.3.2 产物颗粒尺寸大小
• 3.3.3 温度的影响
• 3.3.4 浓度的影响
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 第四章 自分散性纳米硫酸钡的制备研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 试剂及仪器
• 4.2.2 制备过程
• 4.2.3 样品的表征
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 产物在水中的自动扩散及平均粒径的测定
• 4.3.2 TEM 分析
• 4.3.3 乙醇的影响
• 4.3.4 悬浮稳定性
• 4.3.5 机理探讨
• 4.3.6 产物保存时间的影响
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 第五章 疏水性纳米硫酸钡的原位合成与表面修饰研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 试剂及仪器
• 3.2.2 制备过程
• 3.2.3 样品的表征
• 5.3 结果和讨论
• 5.3.1 产物结构和形貌
• 5.3.1.1 晶型和平均晶粒度
• 5.3.1.2 颗粒形貌和尺寸
• 5.3.2 产物表面性质
• 5.3.2.1 与水的相对接触角测试
• 5.3.2.2 活化度的测试
• 5.3.3 机理探讨
• 5.3.3.1 红外光谱分析
• 5.3.3.2 热失重分析
• 5.3.3.3 表面亲油性分析
• 5.3.3.4 EDS 分析
• 5.4 本章小结
• 参考文献
• 3/SiO₂核-壳结构纳米复合粒子的研究'>第六章 原位合成CaCO₃/SiO₂核-壳结构纳米复合粒子的研究
• 2.1 引言
• 6.2 实验部分
• 6.2.1 试剂及仪器
• 6.2.2 制备过程
• 6.2.3 样品的表征
• 6.3 结果和讨论
• 6.3.1 产物形貌和结构
• 6.3.2 机理讨论
• 6.3.3 产物抗酸性能
• 6.3.3.1 pH 值的影响
• 2SiO₃ 溶液浓度的影响'>6.3.3.2 Na₂SiO₃溶液浓度的影响
• 6.3.3.3 反应时间的影响
• 6.4 本章小结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读博士学位期间发表论文
• 中文摘要
• Abstract