原位法制备无机纳米粒子_聚合物复合材料.pdf

中国科学 E 辑 : 技术科学 2009 年 第 39 卷 第 2 期 : 193 ~ 205 SCIENCE IN CHINA PRESS 原位法制备无机纳米粒子/聚合物复合材料 ①② ①* 孙海珠 , 杨柏 ① 吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室, 长春 130012; ② 东北师范大学化学学院高分子研究室, 长春 130024 * E-mail: byangchem@ 收稿日期: 2007-12-14; 接受日期: 2008-2-28 国家重点基础研究发展计划(“973”计划)(批准号: 2007CB936402)、国家自然科学基金项目(批准号:和东北师范大学自 然科学青年基金项目(批准号:资助 摘要 纳米粒子的尺寸介于体相材料和分子之间, 具有许多独特的物理和化学性质, 近年 关键词 来在催化、光电子以及生物等领域得到广泛的关注. 为了使纳米粒子更好的展现它们特有的 原位法 功能, 将其与聚合物复合是行之有效的方法, 这不仅可以稳定纳米粒子, 还可以实现纳米粒 纳米粒子 子与聚合物之间功能的集成. 但是, 这一思想的实现在很大程度上依赖于纳米粒子与聚合物 聚合物 复合材料 之间的相容性, 以及如何调节纳米粒子与聚合物之间的相互作用, 使我们得到预期的功能. 因此, 人们发展了许多将纳米粒子复合到聚合物中的方法. 本文主要阐述了近几年我们课题 组把原位法和其他方法有机结合, 实现纳米粒子与聚合物的复合, 从而制备了具有不同功能 的一维、二维乃至体相纳米粒子/聚合物复合材料. 我们所建立的这些方法最突出的特点是纳 米粒子与聚合物之间具有很好的相容性, 可以确保其在聚合物中的均匀分散, 而且聚合物网 络结构的存在使纳米粒子更加稳定, 对于更好的体现其功能具有重要意义. 纳米粒子是指颗粒尺寸为纳米量级(1~100 nm) 2) 聚合物的存在可以提高复合材料的可加工性; 的金属或半导体超细微粒, 它的尺寸大于原子簇, 而 3) 如果聚合物具有光、电、磁等功能, 就不仅可 小于通常的微粉, 是介于体相材料与分子间的物质. 以起到稳定纳米粒子的作用, 还可以利用纳米粒子 这些粒子尺寸的减小会使其本身具有量子尺寸效应、 与聚合物之间的相互作用来增强纳米粒子的功能或 小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应, 因而展 实现纳米粒子与聚合物之间功能的集成, 这对于发 现出许多特有的性质, 在催化、滤光、光吸收、电荷 展小、轻、薄、高性能的新一代电子设备是重要的. 输运、气体吸附等方面有广阔的应用前景[1~13]. 但也 虽然人们的愿望是实现纳米粒子与聚合物的复 正是纳米粒子的这些特点, 使得它们在实际中往往 合, 使制备的复合材料兼有无机纳米粒子稳定、性能 无法直接拿来应用, 而通常要以一定的形式复合到 好的特点和有机材料结构可控、加工简便、价格低廉 其他基体中. 此时, 人们把目光转向了聚合物. 作为 的优点, 但是在真正实施的过程中, 面临很多问题需 纳米粒子的载体, 聚合物是一个很好的选择. 聚合物 要解决, 从而使人们发展出很多种制备纳米粒子/聚 的引入可以带来以下优点. 合物复合材料的方法. 最简单也是最早发展起来的 1) 稳定纳米微粒, 限制它们的聚集, 从而保护 方法是直接分散法[14~18].