核殼結(jié)構(gòu)納米復(fù)合材料的制備.doc

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1、核殼結(jié)構(gòu)納米復(fù)合材料的制備及應(yīng)用摘要：核売結(jié)構(gòu)納米復(fù)合材料由于獨(dú)特的物理、化學(xué)特性和廣泛的應(yīng)用前景，近年來(lái)成為研究的熱點(diǎn)。本文系統(tǒng)地綜述了核殼結(jié)構(gòu)納米復(fù)合材料的類型，針對(duì)應(yīng)用方向總結(jié)了核殼結(jié)構(gòu)納米復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀。系統(tǒng)地歸納了核殼結(jié)構(gòu)納米復(fù)合材料在光學(xué)、催化、醫(yī)藥與生物、光子晶體、超疏水涂層等方面的應(yīng)用，評(píng)述了其特點(diǎn)和發(fā)展的方向，并對(duì)其應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞：核殼結(jié)構(gòu)；納米復(fù)合材料；超疏水涂層1.引言目前人類正在享受迅速發(fā)展的科技所帶來(lái)的舒適和方便，也品嘗著盲目和短視造成的生存環(huán)境不斷惡化的苦果。因而開發(fā)高效、低能耗、適用范圍廣和有深度氧化能力的化學(xué)污染物清除技術(shù)一直是環(huán)保技術(shù)

2、追求的冃標(biāo)。納米光催化技術(shù)是從20世紀(jì)70年代逐步發(fā)展起來(lái)的一門新興環(huán)保技術(shù)，是一種具有廣闊應(yīng)用前景的綠色環(huán)境治理技術(shù)。光催化現(xiàn)象是20世紀(jì)70年代Fijishima和Honda等山人在研究水在二氧化鈦電極上的光致分解時(shí)發(fā)現(xiàn)的，他們借鑒植物的光合作用原理設(shè)計(jì)了一個(gè)太陽(yáng)光伏打電池，即在水中插人一個(gè)n型半導(dǎo)體二氧化鈦電極和一個(gè)鈉黑電極，當(dāng)用波長(zhǎng)低于415nm的光照射氧化鈦電極時(shí)，發(fā)現(xiàn)在二氧化鈦電極上有氧氣放出，在鉗電極上有氫氣放出。產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因在于，光照使半導(dǎo)體二氧化鈦陽(yáng)極產(chǎn)生具有極高氧化還原能力的電子?空穴對(duì)。在上述的光致半導(dǎo)體分解水的過(guò)程中，半導(dǎo)體作為一種媒介在反應(yīng)前后是不變化的

3、，但借助它卻把光能轉(zhuǎn)化成了化學(xué)反應(yīng)的推動(dòng)力。在這種意義上，半導(dǎo)體與催化反應(yīng)中催化材料起的作用相似。隨后的大量研究發(fā)現(xiàn)：不用外電路直接將沉積有金屈鈉的二氧化鈦懸浮于水中，在光照下它也能使水分解。光催化正是在這個(gè)概念和方法基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。隨著納米技術(shù)的發(fā)展，核殼結(jié)構(gòu)納米復(fù)合材料成為復(fù)合材料、納米材料等領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。核売結(jié)構(gòu)的納米復(fù)合材料（CSNC）-般由中心的核以及包覆在外部的殼組成，CSNC中的內(nèi)核與外殼之間通過(guò)物理、化學(xué)作用相互連接。廣義的核殼結(jié)構(gòu)不僅包括由不同物質(zhì)組成的具有核殼結(jié)構(gòu)的納米復(fù)合材料，還包括中空微球、微膠囊等納米復(fù)合材料。由于CSNC具有許多獨(dú)特的物理和化學(xué)特性,在

4、超疏水表面涂層、材料學(xué)、化學(xué)、磁學(xué)、電學(xué)、光學(xué)、牛物醫(yī)學(xué)、催化等領(lǐng)域都具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。本文依據(jù)材料性能對(duì)CSNC的研究進(jìn)展進(jìn)行了總結(jié)，本文的冃的不在于將全部文獻(xiàn)進(jìn)行回顧，而是針對(duì)應(yīng)用方向?qū)σ恍┪墨I(xiàn)進(jìn)行評(píng)述。冃的在于指出應(yīng)用方向、研究進(jìn)展和存在的問(wèn)題，以期為研究CSNC提供一些研究思路。a圖1核殼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)納米復(fù)合為求及中控為求的結(jié)構(gòu)示意圖：（a）經(jīng)典核殼結(jié)構(gòu)；（b）空心球;（c）海膽型結(jié)構(gòu)；（d）膠囊型結(jié)構(gòu)2.常見的核殼納米復(fù)合材料CSNC,根據(jù)其核殼材料的組分與組成的不同，通常具有內(nèi)核和殼層的性能以及核殼單一組分所不具有的新性能。核殼材料一般包括無(wú)機(jī)/有機(jī)，無(wú)機(jī)/無(wú)機(jī),有機(jī)/有機(jī)

5、，以及空心球、微膠囊等。通常只被方法包括溶膠凝膠，種子法，界面牛長(zhǎng)法等。核殼材料的殼層不僅可以調(diào)整納米粒子的表面特性，改變其表面電荷密度、表面活性、官能團(tuán)、反應(yīng)性、生物相容性、穩(wěn)定及分散性；同時(shí)還可以通過(guò)特殊梯度結(jié)構(gòu)，將外殼例子特有的超疏水性能、催化活性、電學(xué)性能、生物I矢藥性能和光學(xué)性質(zhì)等賦予內(nèi)核微粒。在這里將根據(jù)應(yīng)用方向?qū)ζ溥M(jìn)行分類。2.1光學(xué)方而的應(yīng)用2.1.1光敏材料光敏材料通常指光敏半導(dǎo)體材料，又稱為光導(dǎo)材料。其特點(diǎn)為：在無(wú)光照狀態(tài)下呈絕緣性，在有光狀態(tài)下呈導(dǎo)屯性。現(xiàn)已普遍應(yīng)用的感光材料硒、氧化鋅、硫化鎘、有機(jī)光導(dǎo)體等。由于納米材料吸光能力大大超過(guò)體相材料和微米級(jí)材料,因而

6、納米復(fù)合材料的光敏性、吸光強(qiáng)度方面大大高于體相材料，如海膽狀太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化Zn-ZnO復(fù)合粒子陽(yáng)極材料以及光波導(dǎo)材料等。海膽?狀Zn-ZnO復(fù)合粒子可采用熱蒸發(fā)法制備。與核殼同軸CSNC層不同，該CSNC層不同，該CSNC具有很強(qiáng)的光電感應(yīng)特性，可作為太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換裝置的陽(yáng)極材料⑵。OOOOooooo06ooooOOOooooooooooO卜oOno■°o/?oo????kJ?OOOOOOOOooooooo6doo6OOOooooooO0Oo0ooooo?Zno0圖2合成核殼結(jié)構(gòu)納米Zn-ZnO復(fù)合粒子的示意圖2.1.2熒光材料熒光材料在照明、生物醫(yī)藥、印刷防偽等方面具有重要的應(yīng)用價(jià)值。熒光

7、CSNC基本上以包覆熒光納米粒子如CdS、ZnS和CdSe等為主卩糾。除無(wú)機(jī)/有機(jī)復(fù)合材料外，無(wú)機(jī)物基復(fù)合材料也可用于制備熒光材料。熒光CSNC基木上以包覆熒光納米粒子如CdS、ZnS和CdSe等為主。如CdS-(Cd-Sn)>T-ZnO-SnO2棒雜化復(fù)合材料、CdSe-ZnS等。特別是納米復(fù)合CdSe-ZnS粒子以熒光量子點(diǎn)形式分散在聚乙烯醇薄膜中所制得的復(fù)合薄膜在生物醫(yī)學(xué)中有很好的應(yīng)用前景⑸?？傊?，盡管納米復(fù)合材料光學(xué)性能的研究已取得了不少進(jìn)展，對(duì)其