PMMA纳米球的制备及其银膜包覆技术

论文摘要

纳米球壳材料在新型传感器、光子晶体、药物释放和催化剂等方面具有很多潜在的应用价值,已成为材料科学领域近几年研究的热点。其中以金属银为壳的纳米球壳复合粒子在表面等离子共振和催化等方面具有独特的性质,人们对制备此类复合粒子表现出了特别浓厚的兴趣。银壳纳米球壳复合粒子的制备方法,目前主要有表面化学反应法、层层包覆组装法、超声化学法等。现有一些文献报道可在绝缘体核外层包覆银从而形成纳米球壳复合粒子,但存在内核尺寸较大、壳层包覆不均、粒子分散性差等不足。本文在前人研究的基础上以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)纳米球为内核,采用γ—甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MATS)和γ—巯丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)硅烷偶联剂对PMMA纳米球进行表面改性,PMMA纳米球表面包覆一层均匀的巯基,利用巯基与银离子之间的相互作用,通过还原反应使银在PMMA纳米球表面成核长大,得到PMMA/Ag纳米球壳复合粒子,对其制备条件进行了系统研究,结果如下:(1) PMMA纳米球的制备。通过无皂乳液聚合法制备PMMA纳米球,探讨了MMA单体浓度、引发剂浓度、反应温度对PMMA纳米球粒径大小的影响,通过该方法制备出粒径范围为90～240 nm的PMMA球,并利用种子聚合法使PMMA纳米球得到进一步的增大。(2) PMMA纳米球的表面修饰。通过MATS和MPTMS硅烷偶联剂对PMMA纳米球进行表面改性,使PMMA纳米球表面带上巯基官能团,从而提高PMMA纳米球与银离子之间的结合力。改性后的PMMA纳米球的粒径仍然分布均一,且没有新的纳米粒子的形成。(3) PMMA/Ag纳米球壳复合粒子的制备。以硅烷偶联剂改性后的PMMA纳米粒子为内核,采用液相化学沉积法制备Ag壳与内核结合力强,包覆均匀致密的PMMA/Ag纳米球壳复合粒子。研究表明,改变反应体系中氨水的浓度、粉体装载量、反应温度等可对银的包覆进行有效的调节,其中氨水的浓度对壳层的形貌控制起着关键性的作用。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 银壳的纳米球壳复合粒子制备技术研究现状
• 1.2.1 银包覆无机物纳米粒子制备技术
• 1.2.2 银包覆有机物纳米粒子制备技术
• 1.3 论文主要内容
• 第二章 单分散的PMMA纳米粒子的制备和表征
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂及仪器
• 2.2.2 PMMA纳米粒子的制备
• 2.2.3 PMMA纳米粒子的表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 聚甲基丙烯酸甲酯的聚合机理
• 2.3.2 聚甲基丙烯酸甲酯的红外光谱表征
• 2.3.3 单体浓度对粒径的影响
• 2.3.4 引发剂浓度对粒径的影响
• 2.3.5 温度对粒径的影响
• 2.3.6 种子聚合法对PMMA粒子进行增大
• 2.4 本章小结
• 第三章 PMMA纳米球表面修饰的研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂及仪器
• 3.2.2 PMMA纳米粒子的表面修饰
• 3.2.3 PMMA纳米球和偶联剂修饰过的PMMA纳米球的表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 MATS和MPTMS修饰PMMA纳米球的反应机理
• 3.3.2 SEM表征
• 3.3.3 EDS表征
• 3.3.4 PMMA纳米球表面巯基的测定
• 3.4 本章小结
• 第四章 PMMA/Ag纳米球壳复合粒子的制备和表征
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 试剂及仪器
• 4.2.2 PMMA/Ag纳米球壳复合粒子的制备
• 4.2.3 PMMA/Ag纳米球壳复合粒子的表征
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 葡萄糖还原银反应机理
• 4.3.2 PMMA/Ag纳米球壳复合粒子的微观结构、组成与光学性质
• 4.3.3 制备工艺参数对PMMA/Ag球壳复合粒子包覆效果的影响
• 4.3.4 PMMA/Ag纳米球壳复合粒子制备各阶段的比较
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结
• 参考文献
• 硕士期间研究成果
• 致谢