纳米粒子改性

纳米粒子改性（共10篇）

纳米粒子改性 篇1

环氧树脂具有良好的物理、化学性能,对金属和非金属材料的表面具有优异的粘接强度,介电性能良好,变形收缩率小,制品尺寸稳定性好,硬度高,柔韧性较好,对碱及大部分溶剂稳定[1],特别是环氧树脂作为复合材料的基质具有很大的应用前景[2]。随着科学技术的发展,研究、开发高韧性环氧树脂成为当务之急。近年来,纳米材料因其独特的物理化学作用而被广为重视,并逐步应用于各个领域[3]。使用纳米氧化锌改性环氧树脂的研究还比较少,所以进行这方面的研究很有必要。

1 实验部分

1.1 原料

E51型环氧树脂(配比为4∶1~3∶1),氧化锌(分析纯),纳米氧化锌(牌号Nks131,粒径50nm),三乙烯四胺(固化剂),γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)。

1.2 实验过程

1.2.1 制备纯环氧树脂条

将加有固化剂的环氧树脂倒入模具(此模具为自制的锡纸模具,具体尺寸比国标GB/T 2567-1995规定的尺寸大10mm),然后升温固化,冷却后取出样条即可。

称取60g固化剂三乙烯四胺,在不停搅拌的条件下缓慢加入到500g已经称量好的环氧树脂中。待混合物搅拌均匀后,倒入锡纸模具中,在空气中脱气1h,放入真空烘箱中,在不加热、负压为0.06MPa的条件下脱气30min。然后在Pyris Diamond TG-DTA/DOS热分析仪上测出固化温度为790℃(下同),在此温度下固化3.5h,最后得到由于放热引起的微翘曲的环氧树脂板样条。

1.2.2 制备氧化锌改性的环氧树脂条

用4个烧杯各称取500g的环氧树脂,分别称取10g、20g、30g、40g普通氧化锌,在略微加热使其流动性增加的情况下,将氧化锌加入环氧树脂中同时不断搅拌,使两者混合均匀。此后再加入60g三乙烯四胺固化剂,搅拌使两者混合均匀,在不加热、负压为0.06MPa的条件下脱气30min,然后在温度为790℃时固化3.5h,最后得到环氧树脂样条。

1.2.3 制备纳米氧化锌改性的环氧树脂条

制备纳米氧化锌改性的环氧树脂条比较困难。由于纳米氧化锌活性大、比表面积大,很容易团聚在一起,在制备前需要很长时间进行分散,然后再混合固化。其具体制备过程为:用4个烧杯各称取500g的环氧树脂,分别称取10g、20g、30g、40g纳米氧化锌,先超声波振荡1h,再加热机械搅拌1h,然后再超声波振荡1h。将其与称量好的环氧树脂混合均匀,再分别加入60g三乙烯四胺固化剂混合均匀,在不加热、负压为0.06MPa的条件下脱气30min,然后在温度为790℃时固化3.5h,得到翘曲的环氧树脂板材。

将制备好的试样根据国标GB/T 2567-1995切割成样条,再用铣磨机抛光,减小其尺寸的误差,每个样条制作3个,利用万能电子力学仪和电子冲击试验机测出其力学性能,取其平均值,减小测量误差。

2 实验结果

用万能电子力学仪分别测出样条的拉伸强度和弯曲强度,用电子冲击试验机测出样条的冲击强度,取相同填料、相同含量的3个样条的力学强度的平均值。由于环氧树脂较脆,故做无缺口冲击试验。

2.1 拉伸性能测试

拉伸性能测试结果如表1和图1所示。由图1可知,Zn O和纳米Zn O对环氧树脂的拉伸强度增加都有效果。随着Zn O含量的增加,复合材料的拉伸强度逐渐增大,当Zn O含量达到8%时,拉伸强度为69.41MPa,提高了18.91%。随着纳米Zn O含量的增加,复合材料的拉伸强度先大幅增加然后缓慢增加,当纳米Zn O含量达到8%时,复合材料的拉伸强度达到最大为73.59MPa,提高了26.10%。由此可见,在含量相同的情况下,纳米Zn O比普通Zn O对环氧树脂拉伸强度的增强效果好。

/MPa

2.2 弯曲性能测试

弯曲性能测试结果如表2和图2所示。由图2可知,Zn O和纳米Zn O对环氧树脂的弯曲强度增加都有效果。随着Zn O含量的增加,复合材料的弯曲强度逐渐增大,当Zn O含量达到5%时,弯曲强度为106.63MPa,提高了8.3%。随着纳米Zn O的含量的增加,复合材料的弯曲强度先增加后减小,当纳米Zn O含量达到4%时,复合材料的弯曲强度达到最大为109.63MPa,提高了11.32%。

/MPa

由此可见,百分含量一定的情况下,纳米Zn O比普通Zn O对环氧树脂弯曲强度的增加效果好。

2.3 冲击性能测试

冲击性能测试结果如表3和图3所示。由图3可知,Zn O的加入降低了环氧树脂的冲击强度,随着Zn O含量的增加,冲击强度逐渐减小。随着纳米Zn O含量的增加,冲击强度先增加后降低,当纳米Zn O含量达到4%时,复合材料的冲击强度达到最大为45.33k J·m-2,提高了21.4%。

/k J·m-2

3 讨论

3.1 添加粒子对拉伸强度和弯曲强度的影响

普通Zn O粒子和纳米Zn O粒子都能增加环氧树脂的拉伸强度和弯曲强度[4],这是由于无机粒子加入后,当受到外力作用时,刚性粒子可以承担一定的载荷,使复合材料的强度增加。随着纳米粒子含量的增加,刚性粒子承担载荷增加,强度也增加。但是过多的纳米粒子不易分散,发生团聚,反而降低其强度,不过纳米粒子团聚之后体积也不会高于普通Zn O粒子,所以纳米Zn O粒子总是比普通Zn O粒子的增强效果好。

3.2 添加粒子对环氧树脂冲击强度的影响

普通Zn O粒子不能增加环氧树脂的韧性,反而降低其韧性。纳米Zn O粒子在一定的含量时具有很好的增韧效果。这是由于纳米粒子的颗粒较小,细小的粒子容易引发微小的银纹,且表面积大,可引发大量银纹。复合材料受到冲击时,银纹吸收冲击能量,达到较好的增韧效果。然而普通Zn O粒子颗粒较大,很难引发银纹,而且大的颗粒容易产生应力集中,使其韧性降低。

3.3 纳米Zn O粒子对环氧树脂冲击强度的影响

纳米粒子的增韧效果不仅与其颗粒的粒径大小有关[5],还和刚性纳米粒子之间的平均距离有关。当纳米粒子的粒径固定时,增韧效果与其纳米粒子的含量有关[6]。从图3中可以看出,纳米粒子含量较少,粒子之间的距离较大,复合材料在受到冲击时,粒子之间的环氧树脂基体产生的形变较小,吸收的冲击能量较少,增韧效果不明显;纳米粒子的含量逐渐增加,粒子之间的距离逐渐减小,复合材料在受到冲击时,粒子之间的环氧树脂基体产生的形变逐渐变大,吸收的冲击能量也随之增加,所以冲击强度越来越大,增韧效果越来越好。纳米粒子的增韧效果还和分散程度有关,比较图3可以看出,尽管6%的含量减小了粒子间的距离,但是分散效果较差,产生了纳米粒子的团聚,使其粒径变大超出纳米级别,不但不能引发银纹,而且成为了应力集中体,受到冲击时,在团聚颗粒处产生应力集中,使其韧性降低。

4 结论

1)添加普通Zn O和纳米Zn O都能增加环氧树脂的拉伸强度和弯曲强度,即增加其强度。随着普通Zn O含量的增加,复合材料的强度增加。然而,随着纳米Zn O含量的增加,复合材料强度的增加幅度先大后小,当其含量为8%时,增强效果最好。当填充粒子的含量相同时,纳米Zn O增强环氧树脂的效果优于普通Zn O。

2)添加普通Zn O会降低环氧树脂的冲击强度,即韧性降低。一定量的纳米Zn O能增加其韧性。随着纳米Zn O含量的增加,复合材料的韧性先增加后减小,当其含量为4%时,增韧效果最好。

3)由于纳米Zn O的界面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等效应,纳米Zn O添加在环氧树脂中,在不降低其强度的情况下,可提高其韧性。

摘要：利用纳米ZnO改性环氧树脂,研究改性后环氧树脂的拉伸、弯曲和冲击力学性能。试验结果表明,添加ZnO和纳米ZnO均能增加环氧树脂的拉伸强度与弯曲强度。两者的添加效果不同,ZnO添加量与EP的拉伸强度和弯曲强度成正比关系,而纳米ZnO的添加量与EP的拉伸强度和弯曲强度成反比。相同的添加量,纳米ZnO的效果明显优于ZnO;纳米ZnO含量达到4%时,EP的拉伸、弯曲和冲击强度最大。

关键词：纳米氧化锌,环氧树脂,力学性能,改性

参考文献

[1]白云起,薛丽梅,等.环氧树脂的改性研究进展[J].化学与粘合,2007,29(4):289.

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[3]杨凤霞,刘其丽,毕磊.纳米氧化锌的应用综述[J].安徽化工,2006,139(1):13-17.

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[5]白景美,卢秀萍,邵金璐.纳米ZnO/ABS复合材料的制备及性能研究[J].中国塑料,2009,19(12):345-353.

[6]胡幼华,高辉,阎逢元,等.纳米ZnO/环氧树脂复合材料的力学性能和摩擦学性能[J].摩擦学学报,2003,23(3):126-132.

纳米粒子改性 篇2

“纳米粒子PCR”是一种新型的优化DNA扩增的方法,在提高扩增特异性,增加扩增灵敏度以及加快反应速度等方面展现了特殊的`优化效果.研究发现在PCR反应中,聚合酶可以消除纳米金导致的抑制;而纳米金可以改变DNA聚合酶浓度-酶活性曲线的平衡点,增加DNA的合成量,同时高浓度聚合酶的活性可以通过添加纳米金得到恢复.在此基础上提出纳米金通过调控DNA聚合酶影响PCR反应的可能机制.

作 者：米丽娟 朱红平张晓东 胡钧 樊春海  作者单位：米丽娟,朱红平(中国科学院上海应用物理研究所,上海,00;中国科学院研究生院,北京,100049)

张晓东(上海交通大学Bio-X生命科学研究中心纳米生物学实验室,上海,30)

胡钧(中国科学院上海应用物理研究所,上海,201800;上海交通大学Bio-X生命科学研究中心纳米生物学实验室,上海,200030)

纳米粒子回收有新法等 篇3

如今纳米材料被越来越多地用于工业制造，但有些纳米材料贵比黄金，且极易与其他物质混合，形成复杂难以分离的混合物，回收相当困难，在一定程度上限制了纳米技术的广泛应用。最近英国布里斯托大学的研究人员开发出一种特殊的乳液，可轻易地将纳米粒子从混合物中分离出来。该乳液加热后会分为两层，其中一层包含可回收利用的纳米粒子，科学家使用镉纳米粒子和锌纳米粒子进行了实验，效果良好。

与传统方法相比，通过新方法回收的纳米粒子会恢复其原来的形状，并保持其化学特性，可以再利用。这项技术有广阔的应用前景，将快速推动纳米技术在新一代太阳能电池、柔性电子显示屏和其他产品中的应用。

关闭基因可使肢体再生

美国科学家发现，p21基因对40多种与DNA复制和细胞分裂有关的基因有干扰作用，会阻碍生物体伤患处的治愈过程。科研人员关闭了耳朵受损的小鼠的p21基因。结果小鼠重新长出了耳朵。这个实验证明了关闭p21基因有可能恢复哺乳动物重新长出新的身体组织的能力。从理论上讲，这也适用于人类，或许不久的将来，我们就能够通过关闭p21基因来实现断肢的再生。

世界上最小的显微镜

美国加州大学的科学家发明了世界上最小巧轻便的医用显微镜，该显微镜仅46克，和一个鸡蛋的重量差不多，它摒弃了放大物体所用的透镜，采用发光二极管照亮物体，用数字传感阵列来捕捉影像。

该无透镜显微镜有一个可与电脑相连的USB接口，省却了要经过专业技术人员才能分析成像的步骤，经计算机分析图像后就可即时获取结果。它还能改装成一个微分干涉对比显微镜，可用以获取样本的密度信息及立体图像。

这台功能强大、成本低廉、结实耐用的显微镜将在资源条件有限的地区(特别是非洲)大显身手，帮助监测诸如疟疾、艾滋病和肺结核等疾病，还能被数字化集成为远程医疗网络的一部分。

具备自我进化和自我组织功能的神奇电路

目前计算机的信息处理电路都是静态的，而人类大脑中的信息处理回路——神经细胞却能通过持续进化来解决复杂的问题。由日本筑波大学和美国密歇根理工大学组成的科研团队在一个有机分子层上，成功地制造了一个类似于大脑功能的、能够自我进化的电路，首次实现了类脑运算。

纳米粒子改性 篇4

磁性纳米粒子由于其超微尺寸,表现出许多不同于常规磁性材料的特性,如超顺磁性、高矫顽力、小尺寸效应、量子隧道效应和居里温度降低等[1,2],在生物分离[3]、靶向给药[4]、微波吸收材料[5]和磁性高分子微球[6]等领域得到越来越多的应用。磁性纳米Fe3O4粒子由于具有低毒、制备简单、价格低、性能稳定的优点,成为应用的首选,但其粒子尺寸小、比表面积大、表面原子数增多及表面能高,使这些原子表面具有很高的活性,极不稳定。磁性纳米Fe3O4粒子间还存在范德华力、磁力、双电子层力的相互作用[7],使纳米粉体添加到其它基体材料中时极易吸附团聚,很难再机械分散,对其光、电、磁等应用性能的发挥产生不利影响[8,9]。此外,磁性纳米粒本身具有亲水疏油特性,在制备磁性高分子微球或磁性材料时,基体材料大多为磁性纳米粒难以相亲相容的有机物或高聚物,影响了磁性纳米粒的使用,因此需要对磁性纳米Fe3O4粒子进行分散和表面有机改性。

超声波细胞粉碎机由于其发出的超声波在液体中的超强分散效应,使液体产生空化作用,可将改性液体中团聚的磁性颗粒分散或破碎,磁性粒子经粉碎分散后与液体中的有机改性剂结合,完成表面改性。目前这方面的研究还未见有报道。

本实验以油酸为表面有机改性剂,辅以超声波粉碎和分散团聚磁性粒子,研究了油酸用量、超声时间及改性时pH值对有机改性效果的影响,并用红外光谱分析验证改性的结果。

1 实验

1.1 药品与仪器

纳米Fe3O4,粒径20nm,纯度99%,南京艾瑞普纳米材料有限公司;油酸,分析纯,上海凌峰化学试剂有限公司;盐酸,分析纯,上海埃希尔化工产品有限公司;氢氧化钠,分析纯,上海高信化玻仪器有限公司;无水乙醇,分析纯,上海试剂四厂昆山分厂;pH试纸,上海三爱思试剂有限公司;JY92-Ⅱ超声波细胞粉碎机及隔音箱,宁波新芝生物科技股份有限公司;DFZ系列真空干燥箱,上海华连医疗器械有限公司;FA1104分析天平,上海精科天平;XW-80A漩涡混合器,常州诺基仪器有限公司;生物倒置显微镜及图像采集系统,Olympus,日本;傅里叶变换红外光谱仪(TF-IR),复旦大学分析测试中心。

1.2 改性指数的测定

由于未改性前的纳米Fe3O4密度大且亲水,分散于水中静置一段时间后会全部沉降,而改性后纳米Fe3O4由于表面经过改性处理,粒子表面疏水性会增强,根据表面改性结果的不同,置于水中后会有不同含量的纳米粉体漂浮或悬浮在水中。因此,可将改性指数定义为:

undefined

由式(1)可以判断产品改性结果的理想程度,称取改性烘干的纳米Fe3O4共5g并置于含有50mL水的离心管中,漩涡混合均匀,自然状态下静置24h,倒出上层漂浮改性纳米Fe3O4粒子及水溶液,于70℃烘干,称重,计算改性指数值。改性指数H越大,说明改性效果越好,在有机物中的相容分散性也越好。

1.3 改性操作方法

吸取0.5mL油酸于50mL无水乙醇溶液中混合均匀,得到油酸乙醇溶液;准确称取10g纳米Fe3O4,加入油酸乙醇溶液中搅拌混匀;将装有纳米Fe3O4和油酸乙醇溶液的三角烧瓶固定于超声波细胞粉碎机隔音箱内的固定台上,关闭隔音箱门,设定超声次数为15次,每次2min,间隔时间为15s,超声功率为500W。超声完成后取出,放入70℃的真空干燥箱中干燥24h,即得表面有机改性的纳米Fe3O4粒子。通过改变油酸用量、超声次数、油酸乙醇混合溶液的pH值作一系列实验,测定改性指数。

2 结果与讨论

2.1 油酸用量对改性效果的影响

按上述改性操作方法,固定超声次数、每次时间、间隔时间和超声功率,在中性pH值(pH=7)的条件下分别用0mL、0.25mL、0.5mL、0.75mL、1mL油酸进行实验,改性后测得的改性指数值如图1所示。

从图1中可以看出,随着油酸用量的增加,改性指数逐渐增大,当油酸用量为0.5mL时改性效果最好,改性指数达到0.81,此后又开始逐渐降低。分析认为,主要是由于当油酸用量少时纳米粒子表面结合包覆的油酸分子少,油酸分子不足以完全包覆纳米Fe3O4粒子,致使纳米Fe3O4粒子部分表面仍暴露在外,具有一定的亲水性,静置一段时间后便沉入水中。当油酸用量过多时,油酸分子容易形成胶束甚至双分子的单层或多层胶囊,此时胶束或胶囊的体积远大于纳米Fe3O4粒子,因此油酸分子不能紧密吸附在纳米Fe3O4粒子表面,从而导致纳米Fe3O4粒子易于沉淀,改性不佳,在水中静置时不能稳定漂浮,最终沉降下来,改性指数降低。当油酸用量适中时,油酸分子正好完全包覆纳米Fe3O4粒子,改性效果最佳,故纳米Fe3O4粒子改性时较合适的油酸用量为0.5mL。

2.2 超声时间对改性效果的影响

按上述改性操作方法,固定油酸用量为0.5mL,在中性pH值(pH=7)的条件下改变超声次数分别为0次、5次、10次、15次、20次进行实验,每次均为2min,间隔时间为15s,超声功率为500W,改性后测得的改性指数值如图2所示。

超声波细胞粉碎机是利用超声波在液体中的分散效应,使液体产生空化的作用,从而使液体中的固体颗粒或细胞组织破碎,利用工作/间歇的超声方式可增强破碎效果。从图2中可以看出,当超声次数为15次时,油酸对纳米Fe3O4粒子表面的改性效果最好,改性指数达到0.85。分析认为,当磁性纳米Fe3O4粒子未经超声分散和分散时间不足时,部分颗粒吸附团聚在一起,此时即使表面包覆有油酸分子,但整个颗粒较大,在水中因重力作用会很快下沉,随着超声时间的延长,各个团聚颗粒完全分散,细小的纳米颗粒表面充分结合油酸,疏水性增强,最终改性指数达到最大值。但当超声次数超过15次后,团聚颗粒已被分散完毕,继续超声反而会使改性好的纳米粒子表面吸附结合好的部分油酸分子洗脱,导致改性指数减小。因此,油酸改性纳米Fe3O4粒子时合适的超声次数为15次,共30min。

2.3 pH值对改性效果的影响

按上述操作方法,固定油酸用量为0.5mL,超声次数为15次,每次2min,间隔时间为15s,超声功率为500W,在pH值分别为3、5、7、9、11的条件下进行实验,改性后测得的改性指数值如图3所示。

从图3中可以看出,pH值对改性效果有一定的影响,在酸性偏强或碱性偏强的环境中对改性效果均不利,在pH值接近8的弱碱性环境中改性指数最大,为0.82。分析认为,这主要是由于油酸中的羧酸(-COOH)是阴离子表面活性剂,在酸性条件下羧酸中的H+电离较困难,势必影响到油酸中羧基与纳米Fe3O4粒子表面的结合,酸性越强,这种抑制作用越明显,结合的油酸越少,改性指数越小。在弱碱性环境中,纳米Fe3O4粒子表面吸附OH-形成[Fe3O4-OH]-粒子,该粒子表面易于让油酸(R-COOH)结合,形成油酸铁粒子[R-COO-Fe3O4]-。当碱性过强时,油酸开始与碱反应,从而能与纳米Fe3O4粒子结合的油酸偏少,造成改性不足,改性指数减小。因此,油酸改性时适宜的pH值应为7.5左右。

2.4 纳米Fe3O4粒子有机改性后的形态检测

按上述操作方法,在油酸用量为0.5mL、pH=7.5、超声次数为15次、每次2min、间隔时间为15s的条件下对纳米Fe3O4进行改性,测得改性指数为0.87。图4为改性前(a)和改性后(b)纳米Fe3O4粒子的形貌图。从图4可以看出,改性前分散于乙醇中的纳米Fe3O4粒子颗粒明显较大,团聚较多,分散性差,改性后的纳米Fe3O4粒子由于经过超声分散和表面有机处理,在无水乙醇中的分散性明显提高,几乎无团聚发生,但由于磁性纳米粒本身属于单磁畴结构,颗粒间具有磁相互吸引作用而容易形成网状、链状的结构,这种现象通过表面改性是无法解决的。

2.5 红外光谱分析验证

图5为纳米Fe3O4粒子、油酸[CH3(CH2)7HC=CH-(CH2)7COOH]和油酸包覆的纳米Fe3O4(Ferrofluid)粒子的红外光谱图。由图5可知,Fe3O4材料中的Fe-O特征吸收峰波段在570～375cm-1之间[10],红外光谱吸收线中Fe3O4纳米粒子在560cm-1处的吸收峰即为铁氧键(Fe2+-O2-)的特征吸收峰,627cm-1处的较弱吸收峰为Fe3O4中微量亚铁氧键(Fe3+-O2-)的特征吸收峰。油酸的红外光谱吸收线上2855cm-1、2926cm-1处分别为油酸中-CH2-基和-CH3基的伸缩振动峰,1711cm-1处有一较强的吸收峰,这是典型的羰基(C=O)伸缩振动峰,即为油酸中羧酸(-COOH)的羰基,1461cm-1处为油酸中不饱和双键-HC=CH-的伸缩振动峰。

对比改性前的纳米Fe3O4粒子,油酸改性后纳米Fe3O4粒子的光谱线上在2920cm-1和2851cm-1处有明显的伸缩振动峰,表明纳米Fe3O4粒子表面结合有油酸的-CH2-基和-CH3基。1405cm-1处为纳米Fe3O4粒子表面结合油酸中的烯烃键(-CH=CH-)后发生峰值蓝移的结果,说明油酸的包覆作用没有改变油酸中的-CH=CH-键。而改性后的光谱线中并未见到油酸羧基(-COOH)附近的特征吸收峰,说明羧基发生了漂移。在1603cm-1处出现了新的特征吸收峰,这是由于羧酸中羧基(-COO-)的酸性质子被其它阳离子取代后偶合在一个碳原子上的C=O键和C-O键被“均化”为等价的2个介于单双键之间的化学键,与纳米Fe3O4粒子的表面发生了化学结合,即通过化学反应实现包覆改性,这与文献[11]的报道一致。油酸结合纳米Fe3O4粒子的结构模型如图6所示。

由以上分析可知,改性后的纳米Fe3O4粒子表面通过化学结合包覆了油酸,且油酸在包覆过程中没有发生分解或其它化学反应。

3 结论

在超声辅助条件下用油酸对纳米Fe3O4粒子进行了改性。在油酸用量为0.5mL、超声时间为15次、每次2min、间隔时间为15s、pH值约为7.5的条件下改性效果最好,改性指数达到0.87。红外光谱分析证实改性后的纳米Fe3O4粒子表面包覆了油酸分子,表现出其特有的吸收峰,油酸通过羧基的“均化”与纳米Fe3O4粒子的表面进行化学结合实现了包覆,且没有发生分解或其它化学反应。

摘要：采用超声粉碎分散团聚磁性纳米Fe3O4粒子,用油酸对分散好的磁性粒子表面进行改性。结果表明,在纳米Fe3O4中油酸用量为0.5mL、超声次数为15次、每次2min、间隔时间为15s、pH值为7.5的条件下,改性效果最好,改性指数为0.87。红外光谱分析证明,油酸通过-COOH的“均化”与纳米Fe3O4粒子的表面结合实现了包覆改性,无分解和其它化学反应发生,改性效果良好。

关键词：纳米Fe3O4粒子,油酸,超声粉碎,有机改性,红外光谱

参考文献

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纳米粒子改性 篇5

大粒径单分散金纳米粒子的水相合成

近年来,随着纳米科技的兴起,纳米尺度的金颗粒以其独特的光学、电学性质[1-3]在许多领域表现出潜在的应用价值,引起了人们浓厚的研究兴趣[4-7].迄今为止,已有多种制备金纳米粒子的方法见诸报导.制备简便、单分散性好、粒径可控,一直是各种方法追求的目标.利用柠檬酸钠还原氯金酸[8]是制备水相金纳米粒子的经典方法,这种方法可以在12～70nm范围内合成出近似球形的.单分散金纳米粒子,但粒径越大,粒子单分散性越差,形状越不规则.利用上述方法合成的小粒子做晶种,在粒子表面继续还原氯金酸使粒子逐渐长大,可以在大粒径范围保持良好的单分散性和较为规则的球形.Natan等首先探讨了这一方法[10],将粒径控制的范围扩大到100nm.

作 者：朱梓华 朱涛 刘忠范 Zhu Zihua Zhu Tao Liu Zhongfan  作者单位：北京大学化学与分子工程学院,纳米科学与技术研究中心,北京,100871 刊 名：物理化学学报  ISTIC SCI PKU英文刊名：ACTA PHYSICO-CHIMICA SINICA 年，卷(期)： 15(11) 分类号：O6 关键词：金纳米粒子   金溶胶   单分散  

由微粒子高速冲击进行表面改性 篇6

发现这种由硬质微粒冲击引发的零件表面改性现象已经经过30余年了, 当时使用直径600~800μm的大粒子进行强力处理, 直径数十微米的微粒子被排除在外。但是随后通过微粒子的使用, 实现了切削工具和金属模具寿命的提高。

1995年WPC处理在汽车零部件生产上获得应用, 特别是在经济泡沫破灭之后, 降成本、小型轻量化、提高燃油经济性等要求提高, WPC处理在抗疲劳性能、耐磨性和降低摩擦等方面带来的效果备受关注, 并在以汽车零件为主的多种运输机械零件、机械和装置零件上广泛应用。

2 WPC处理的原理和特性

2.1 原理

WPC处理是以20~200μm的粒子作为喷投材料 (以下称为微粒子) 来处理的。微粒子的直径与调质处理材料和渗碳处理材料的晶粒尺寸大致相同, 对表面的晶粒进行处理。图1表示出经常使用的微粒子直径 (≈55μm) 与气体渗碳材料的晶粒直径的比较。

金属材料基本的强化方法是通过各种热处理使材料表面或者整体硬度上升, 提高其抑制裂纹萌生和发展以及磨损等的效果。WPC处理对被处理材料的表面有两大作用。

a.第一个作用是微粒子从各个方向随机地冲击尺寸与之基本相当的被处理材料的晶粒, 在被处理材料的晶粒中产生大量的位错。这些位错互相缠绕, 形成很多的位错壁垒, 为了使其再次发生滑移变形, 必须要有很大的应力才能跨越这些壁垒, 因而提高了强度。产生的位错密度可用X射线法测定, 即通过测定衍射峰半高宽反映晶格的应变, 以此间接确认位错密度。

b.第二个作用是微粒子高速冲击被处理材料时, 其动能的一部分转变成热, 内部能量增加而发热。即在极短的时间里微粒子反复高速冲击, 产生急速发热、急速冷却的效果以及应变诱发引起晶粒细化, 而使材料得到强化。图2示出WPC处理发热引起的火花以及试样的状况。试样为0.1 mm厚的碳素工具钢, 用平均直径55μm的钢微粒子连续喷射。从图2可以看到发出的火花, 在数秒之内呈现出熔化的样子。通常, 进行WPC处理时喷嘴摇动或者被处理材料移动, 所以不会出现熔化的现象, 图2显示的是微粒子冲击现象的极端例子。

2.2 特性

(1) 残余压应力和半高宽

图3示出对渗碳材料进行WPC处理后的残余压应力分布情况, 图4绘出同时测定的半高宽值。

在进行气体渗碳处理的场合下, 由于渗碳气氛的影响, 处理时发生晶界氧化、不完全淬火层 (淬火屈氏体组织) ;由于过渗碳, 析出过剩残余奥氏体和碳化物;在渗碳不足时出现组织不良、硬度不足、析出铁素体组织等问题。为了解决这些问题, 最有效的办法是进行复合处理。如图1所示, 被处理材料的表面普遍受到直径与其晶粒尺寸基本相同的微粒子冲击, 所产生的残余压应力峰值分布在其表面或者表面附近, 对其疲劳强度的提高很有作用。此外, 半高宽反映了晶格变形的程度, 如图4所示那样, 半高宽在表面升高, 表明由于微粒子的高速冲击导致了高密度的位错。

(2) 加工诱发相变组织

一般情况下, 气体渗碳处理形成如图5所示那样的表面异常层和残余奥氏体组织。图6显示由WPC处理引起的组织变化。在此照片上 (如图6) , 表层发生了加工诱发相变, 已经见不到残余奥氏体组织和晶界氧化等气体渗碳异常层。这样的组织变化提高了表面硬度和细化了组织, 对疲劳特性和耐磨性的改善有很大的作用。

图7和图8表明了这些材料疲劳断面的差异。未处理材料呈现晶界和部分晶内破坏, 与此相反, WPC处理后的断面全部为细微的韧窝状。这是因为微粒子对每一个晶粒反复进行急热、急冷的热处理和塑性加工, 通过加工诱发相变和组织细化, 使韧性大幅度改善之故。

(3) 表面形状的改善

图9示出在剃齿之后渗碳处理的齿面三维形状, 在这种齿面上进行WPC处理之后, 齿面上的叠波状况示于图10。机械加工形成的刀痕面通过WPC处理变成了细微叠波面。由WPC处理得到的表面形状有助于油膜的形成, 因而提高润滑性能。一般来说, 滑动部位和齿轮的啮合部位的油膜对防止金属接触的摩擦磨损是很重要的。这种叠波的形成可以按照目的不同改变WPC处理条件而进行选择。

3 与各种表面处理结合进行的复合处理的应用

3.1 与气体渗碳处理的复合处理

气体渗碳作为提高齿轮抗疲劳性能的手段广泛使用, 但是主要由于表面异常层的原因, 有时会出现问题。特别是, 齿轮发生接触疲劳损坏 (点状剥落) 就是因为工作中的负荷应力使接触面形状变化, 金属接触面面积增大, 摩擦热的增加使温度上升, 而造成表面硬度下降之故。此时润滑油的供应不充分, 渗碳硬化层的硬度由750 HV0.1大幅下降到600 HV0.1。也就是说, 硬度下降成为接触疲劳损坏的主要原因。图11显示了此时硬度变化的情况。

在这个实例中, 慎重选择了WPC处理的条件, 把气体渗碳处理异常层的改善与表面形状的改进作为重点进行处理。其结果是灵活运用WPC处理的特点, 改善了润滑性能, 由摩擦热引起的齿面硬度下降得到抑制, 齿面硬度也维持在750 HV0.1。

3.2 与高频热处理的复合处理

高频热处理是广泛应用于提高零部件耐磨性和疲劳强度的表面硬化处理方法。硬化层深度和淬火方法对于残余压应力, 特别是疲劳强度有很大的影响。整体淬火与移动淬火相比, 前者得到急速冷却, 残余压应力大, 硬度和疲劳强度也高。

图12是带有花键和油孔的轴通过高频淬火和WPC处理而得到改进的实例。这根轴进行移动淬火处理, 在扭转疲劳方面, 花键部位和油孔部位都存在疲劳开裂的问题。此外, 在花键末端, 承受从发动机传递过来的大扭矩, 负荷应力很高, 由于应力集中而发生疲劳开裂。

在轴的油孔内部, 高频淬火硬化层与未淬火部位交界处的表面存在残余拉应力, 在扭转疲劳试验中此处多成为疲劳裂纹的起点。因为在油孔周围存在阻断热流的形状变化, 在移动淬火时还存在过热部位, 这些地方都是很难实现疲劳强度提高的部位。进行WPC处理时, 在表面附近得到残余压应力的峰值, 通过形成高硬化层和提高韧性等抑制了疲劳裂纹的发生, 实现了大幅度的改善。

3.3 对调质处理材料的复合处理

活塞承受的爆发力传递给活塞销, 通过与活塞销相连接的连杆使曲轴旋转。曲轴旋转时, 连杆承受拉、压和弯曲应力。特别连杆小头附近是弯曲应力的集中部位。

已经知道, 钢铁材料的硬度与抗拉强度以及疲劳强度的关系极其明确, 不管什么钢种, 硬度在45HRC以下时硬度越高则疲劳强度越高。通过调质热处理的连杆, 硬度为30~35 HRC。通过把其硬度提高到45 HRC, 能够大幅度提高疲劳强度。

进行WPC处理, 可使调质处理材料的硬度提高100 HV左右。对于连杆, 由于加工硬化层的形成、组织的细化以及内部的韧性, 实现了疲劳强度的提高, 而且实现了轻量化。

4 复合WPC处理

4.1 滑动摩擦特性的改善

在给表面赋予润滑特性的实例方面, 汽车生产厂家对活塞的裙部施加WPC处理, 使Sn、Mo S2扩散、渗透, 改善滑动摩擦特性, 在提高燃油经济性方面发挥了重要作用。图13显示了锡表面膜的状况。锡作为软钎料是软金属的代表, 但是以锡作为微粒子材料高速喷射到被处理材料上时, 其性质发生变化, 提高了其耐热性和抗氧化性, 这些性质是氧化锡所具有的特性。因为获得了硬度为1 000~1 200 HV的锡膜, 确认了作为耐磨损表面膜的作用。

在此实例中, 在各种涂层处理之后再进行WPC处理, 将表面膜变成复合化表面膜, 已经确认通过提高滑动摩擦特性而使冷锻金属模具的寿命提高, 而这种滑动摩擦特性仅仅靠涂层处理是不能充分得到的。对于实施复合化处理的模具, 有必要考虑处理的目的和使用条件等来选择WPC处理条件。

4.2 其他应用

(1) 弹簧

多数的弹簧为了提高疲劳强度都采用喷丸处理, 但是对于细钢丝弹簧和薄板弹簧的弯曲和扭转疲劳来说, 由丸粒而形成的大的压痕成为裂纹发生的主要因素, 此外, 很多情况下出现强度的离散。WPC处理对表面粗糙度的影响很小, 由于在表面层引入高度变形而形成高硬化层, 以及形成高的残余压应力分布, 疲劳裂纹发生发展的抑制效果显著提高。

(2) 铝合金件

在铝合金件当中, 车轮、发动机壳体等铸件的疏松气孔渗漏对策和疲劳强度的提高方面, 通过高速喷射微粒子实施了表面塑性变形。

已经有报道, WPC处理在残余压应力、表面组织、硬度等方面具有改性效果。

5 结束语

WPC处理虽然是应用范围很广的技术, 但其机理并未完全弄清楚, 还存在许多尚待研究的课题。因而, 虽然介绍了某些实例, 但还有许多东西没有公开。

新型纳米粒子药物递送系统 篇7

该项技术由位于美国马萨诸塞州的BIND生物科学公司所研发。这种名为BIND 014的纳米粒子药物递送系统通过将药物包裹在一个“特别制造的传送包内”来解决药物传送中的三大难题:如何确保治疗性分子到达体内正确位置、如何在数天内缓慢地释放药物以及如何保证免疫系统不将其视作外来之物而加以破坏。该“传送包”由麻省理工学院智能药物控释教授罗伯特·朗格和BIND公司的创办者、哈佛大学教授法欧米德·罗萨德所设计。

BIND 014的直径仅为人类头发丝的千分之一, 大约100纳米, 由4部分组成。首先是一个负载———一种普通的化疗药物多西他塞 (Docetaxel) 。多西他塞分子被包裹在一个可降解的塑料聚乳酸制品中, 聚乳酸会在进入人体后的几天之内缓慢分解, 因此, 该药物也会慢慢释放出来, 这意味着, 注射一次纳米粒子, 效用可持续比较长的时间。

接着, 科学家用聚乙二醇将这个装满了药物的“子弹头”包裹起来, 从而将纳米粒子隐藏起来, 以免被身体的免疫系统如抗体和巨噬细胞发现并攻击。该纳米粒子的最后一层为“智能”靶向系统———包含特殊的酶和靶向配体, 该系统会同前列腺癌细胞中的分子前列腺特异膜抗原结合在一起, 使得这些纳米粒子在释放出药物前集结在肿瘤处。

朗格称, 这种药物递送系统的不同之处在于, 它能通过一种PMSA分子进行定位, 非常精确地找到病源, 同时避开身体的免疫系统。而在动物身上所进行的实验表明, 该纳米粒子能在前列腺肿瘤附近集结, 杀死肿瘤细胞。

BIND公司制药科学副总裁杰夫·哈凯基表示, 这是首个进入临床实践的可递送化疗药物的靶向型纳米粒子。接下来, 公司会将其发展成一个平台, 用于治疗心血管疾病、各类炎症, 甚至传染性疾病。

锡纳米粒子量子壳效应被证实 篇8

理论上, 超导电线可以做到在夏天高温环境下也能无电力损耗传输, 但目前即使最好的超导体也只能在低于零下170摄氏度环境下达到零电阻。虽然实现室温超导目标仍有距离, 但马普固体研究所的这项研究, 使材料获得超导的临界温度有了很大提高, 并在实验室里生产出了具有一定直径的球状金属纳米粒子。

马普固体研究所所长克劳斯·克恩介绍说, 超导体有一个所谓壳效应, 这个效应可以提高材料的超导性能。很早就有物理学家预言, 量子力学也存在一个壳效应理论, 即类似电子在单个原子排列中形成的电子壳, 在金属纳米粒子里也存在着电子壳。在电子壳中一定数量的电子容易构成库珀电子对, 它可以没有阻力地在材料中移动, 电子在电子壳中聚集的数目取决于金属粒子的大小和形状。

利用实验来证实预言的量子力学壳效应是极其复杂的, 为此马普研究人员先在一个极端真空条件下用锡和铅金属生成金属纳米颗粒, 颗粒直径控制在1纳米至50纳米。然后利用马普所自己开发的一种特殊隧道扫描显微镜, 研究纳米粒子在温度接近绝对零度, 即零下273摄氏度的电子特性。通过极高分辨率的隧道扫描显微镜, 研究人员确定了每个粒子的超导能隙, 从超导能隙测算出现超导现象的临界温度。

实验显示, 锡纳米粒子的超导能隙对粒子大小反应非常敏感, 既不是持续减少, 也不是稳步增加, 而是在两者间跳跃式变化。克劳斯·克恩称:“这看起来就像噪音的频谱, 但却符合理论的预言。”在达到临界温度时, 纳米粒子中只有1纳米的一小部分发生变化。铅纳米粒子的反应比锡纳米粒子要更弱, 这两种材料在粒子小于4纳米时, 都不会产生超导性能。

纳米粒子改性 篇9

研究人员表示, 因为要尽可能地保留患者大脑的正常部分, 即使是技艺最精湛的外科医生也无法保证脑瘤切除后不会遗留癌细胞。这在恶性胶质瘤的移除上表现得尤其明显, 该种癌细胞可沿血管和神经束轻易扩散, 使健康组织发生病变。此外, 源自原发肿瘤的微转移, 也可在周围健康组织生根发芽, 而这都是外科医生无法用肉眼识别的。

新技术能借助包裹成像试剂的黄金纳米粒子, 突出小鼠的恶性胶质瘤组织, 使手术更易进行。粒子的尺寸约为人类红血球大小的1/60。科学家推测, 这些粒子由小鼠尾部静脉注射后会优先在肿瘤内“安家”。纳米粒子可沿血管抵达周围的肿瘤组织, 粒子的黄金核心涂覆了含有钆的特殊涂层, 使粒子3种不同的成像方式皆可见, 即磁共振成像 (MRI) 、光声成像和拉曼成像, 每种都能有效提升手术效果。

MRI可在手术前较好地显示肿瘤的边缘及位置, 却不能在手术过程中大脑处于动态时完整地描述肿瘤的侵略性增长。纳米粒子的黄金核心能吸收光声成像的光脉冲, 并随着粒子微微升温, 生成可检测到的超声信号, 并从中计算出三维的肿瘤图像。由于这种成像方式可深度贯穿, 并对黄金粒子的存在十分敏感, 其能保证在手术过程中对肿瘤边缘的实时、准确描述, 引导医生移除大部分肿瘤, 提升移除精准度。但上述两种方法都不能分辨出健康组织和癌变组织的区别, 拉曼成像可促使纳米粒子的某一外涂层放射出波长不同的难以探测的光, 黄金核心的表面能放大这些微弱的拉曼信号, 并能被特殊的显微镜捕捉到。由于这些信号只会从藏身于肿瘤之中的纳米粒子发出, 因此, 科研人员可轻易分辨出每一点残留的癌变组织, 使肿瘤的彻底清除更加容易。

液晶金纳米粒子的研究进展 篇10

1 棒状LC硫醇修饰的金纳米粒子

1. 1 巯基位于末端的棒状LC硫醇配体

Kim等[16]报道了以二联苯为核的棒状液晶硫醇化合物1 ( 见图1 ) ,该化合物在50 ~6 6 ℃ 间表现出稳定的向列相( N ) 。 该化合物作为配体与金纳米粒子配位后实现了球状金纳米粒子的自发一维( 1D ) 排列。 Gorecka等[17]报道了具有Sm相或N相的联苯棒状液晶硫醇化合物2 ~ 5 ( 见图1 ) ,这几类化合物与金纳米粒子配位后主要呈现由圆柱体组成的Sm相。带分枝末端链的液晶化合物3 和4与烷基硫醇( CnH2 n + 1SH ) 混合能控制金纳米粒子的超分子结构,当烷基硫醇链较短( n =6 ) 时,配合物呈现Sm相; 当烷基硫醇链为中长链( n = 8 ) 时,配合物呈现出二维( 2D) Sm相结构; 而当烷基硫醇链为长链( n = 18 ) 时,配合物则呈现出三维( 3D) 的柱相结构。 由此可见,分子不相容部分的空间自分离导致粒子采取适当的自组装方式,从而实现了一维( 1D) Sm相、二维( 2D) Sm相和三维( 3D)柱相的组装结构。

Wolska等[18]报道了三个系列硫醇化合物6- 8( 见图2) ,化合物6a和6b具有较短的刚硬核和较多的末端烷基链,与金配位后无液晶行为; 带一条末端烷基链的6c与金配位后呈现出液晶行为( Sm相) 。化合物7a、7b、7c与金配位后均呈现出Sm相,Sm相的形成与化合物7 末端所带的烷基链的条数无关,但7 呈现的Sm层的厚度是6c的2 倍。8a与金配位后均呈现出Sm相,层厚度略大于7 的Sm层厚度。3 个系列化合物与金纳米粒子所自组装成的Sm相的有机层的厚度都比配位分子的长度小,这证明配体的柔性链很大范围绕在一起并与相邻的分子相重叠。对这些新型金纳米粒子的研究表明有机取代层的组成对金属球在无机层的组装有着重要的影响。

1. 2 巯基位于侧链上的棒状LC硫醇配体

Mehl小组首次报道了己硫醇和化合物9b( 见图3) 与金纳米粒子配位的组装结构,该小组第一次制备了被巯基位于侧链上的棒状液晶硫醇和烷基硫醇( CnH2n + 1SH ) 共同覆盖的金纳米粒子,其在室温下呈现出稳定的向列相[19]。深入研究后发现[20],化合物9 与硫醇共配位形成的金纳米粒子还能自组装成多维结构。当硫醇配体不存在时,9a与金纳米粒子组装成球形外壳并扭曲成蛋糕状或者箱状结构,这些蛋糕状结构相互堆积成圆柱而后被挤压成六方晶格形成了三维( 3D)六方柱相( p6 /mmm) ; 当硫醇配体为戊硫醇时,9b与金纳米粒子自组装成二维( 2D) 六方柱相( p6mm) ; 而当硫醇配体为十二硫醇时,9b与金纳米粒子组装成面心立方( FCC) 结构。这充分说明选择适当的液晶配体和共配体能有效的控制金纳米粒子的自组装。

Mehl[21]小组还合成了巯基位于侧链上的棒状液晶硫醇化合物10( 见图4) ,该化合物与作为共配体的硫醇覆盖在金纳米粒子表面后,金纳米粒子配合物在室温下形成稳定的向列相; 当共配体为十二硫醇时,金纳米粒子配合物表现为菱方相[22]; 而当共配体为己硫醇时,该金纳米粒子表现为六方柱相。再次表明,通过选择合适尺寸的液晶化合物和改变脂肪族硫醇的长度和数量与金纳米粒子配位可以有效控制纳米粒子的自组装结构。

Paczesny等[23]首次报道了以三联苯为核的棒状波拉液晶硫醇化合物11( 见图5) ,11 和己硫醇与金纳米粒子配位后,导致金纳米粒子自组装成内环直径为30 nm的二维环状结构。小分子的自组装通过包裹修饰能转移到纳米粒子中并且在纳米粒子表面动态重组,这在获得纳米和微观结构中起着关键作用。

2 弓形LC修饰的金纳米粒子

Hegmann等[24]首次将弓形分子与金纳米粒子配位。弓形化合物12 a为单向液晶而12 b不具有液晶性质( 见图6) 。通过TEM观察到配位后金纳米粒子呈被有序层隔开的结构,这些粒子边缘之间的间隙和弓形弯曲核的长度一致。12 a和己硫醇共配位的金纳米粒子的DSC和12 a的DSC几乎一致,这证明了金纳米粒子被分散到了12 a的液晶相中。Pociecha等[25]报道了巯基作为侧链的弓形液晶13( 见图6) ,该化合物表现出柱相,但与金配位后不再具有液晶性质。XRD测试表明该化合物配位的金纳米粒子可能是短程面心立方( FCC) 或者是扭曲十二面体结构[26]。弯曲核纳米金粒子独特的高极化值和二阶敏感性系数将在非线性光学器件和分散器件有广泛的应用。

3 盘状LC硫醇配体修饰的金纳米粒子

Miyake等[27]合成一类苯并菲基盘状液晶硫醇配体化合物14a( 见图7) ,通过改变溶剂的比例实现了对金纳米粒子自组装结构的控制。当甲醇与甲苯的比例为0∶ 1 或者1∶ 1 时,配合物中金纳米粒子呈六边形封闭排布,而当甲醇与甲苯的比例为2∶1 时,配合物中金纳米粒子自组装结构从六边形封闭排布变为一维( 1D) 排列,最后当甲醇与甲苯的比例为3∶1 时,配合物中金纳米粒子的有序超分子结构消失。2007 年S. Kumar等[28]报道了化合物14b( 图7) ,与金纳米粒子配位后,金纳米粒子完全被苯并菲基盘状液晶硫醇配体均匀覆盖,并发现苯并菲基盘状液晶的有序性并没有被金纳米粒子的存在而扰乱。通过POM、DSC、导电率和X衍射等测试手段也证实了配合物中金纳米粒子被分散到柱状的矩阵中。该类金纳米粒子的亲电性质使得其在光电纳米器件、有机发光二极管、场效应晶体管和电致发光等领域有潜在的应用价值。

4 富勒烯LC配体修饰的金纳米粒子

Deschenaux等[29]报道了富勒烯硫醇配体15( 见图8) ,通过含叠氮金纳米粒子和炔烃富勒烯间的点击反应合成了C60 – Au NPs复合物材料。复合物中金纳米粒子呈现出由圆柱组成的Sm相并具有良好的热稳定性。C60 – Au NPs复合物材料的成功制备实现了具有优越光电性能的超分子自组装的可控制备。作为一类新型有机- 无机共混液晶,通过引入共配体( 手性和非手性,极性/非极性,线型/弓型) 的方式,将有利于开发具有独特结构和性质的富勒烯金纳米粒子,为新颖的超分子材料的研究奠定基础。

5 手性LC修饰的金纳米粒子

Mehle小组[30]用己硫醇和含有胆甾醇苯甲酸的手性配体16( 见图9) 制备了手性金纳米粒子复合物,通过元素分析、NMR和TEM证实己硫醇和液晶16 配体按1∶1 的比例分布在金的表面。XRD证实该液晶金纳米粒子具有晶格参数为a= 4. 54 nm和b = 5. 28 nm的扭曲的斜柱状液晶结构,同时他们与Ungar小组合作提出了液晶金纳米粒子的结构模型,金纳米粒子组成的柱体绕着直立轴形成螺旋柱,螺旋柱内部的纳米金柱体与相邻层间有一个微小的旋转角度。这项工作表明无需添加液晶分离剂或手性参杂剂,直接利用手性液晶配体包裹金纳米粒子,就可以获得手性液晶超分子结构。这个结果也为具有圆偏振光的电浆超材料的研究提供了方向。

6 总结与展望

本文简要综述了近年来本液晶基元修饰的液晶金纳米粒子的研究进展。现最常用的液晶化合物有棒状分子、盘状分子和弓形分子,这些液晶分子能与纳米金粒子配位,调控液晶金纳米粒子自组装,获得一维向列相( N) 、二维柱相( Col) 、三维柱相( P6 /mmm) 和三维立方相( FCC) 等有序定向排列。液晶金纳米粒子还能镶嵌到柱相液晶中从而增强有机液晶材料的导电性。不仅如此,液晶金纳米粒子还能对电场、磁场和温度等外界刺激做出一定的响应从而形成新的自组装结构。基于这些物理化学性质,液晶纳米粒子在非线性光学、物理化学传感器和分子识别等领域有着广泛的应用前景。

摘要：液晶金纳米粒子是一类非常重要的功能材料。液晶金纳米粒子不仅能自组装成一维(1D)、二维(2D)和三维(3D)有序的定向排列还能增强液晶材料的导电性。液晶金纳米粒子在非线性光学、物理化学传感器和分子识别等领域有着广泛的应用前景。综述了近年来液晶硫醇金纳米粒子的研究进展。