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《郑州大学》 2010年
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超临界CO_2辅助制备有机/无机纳米复合材料

李宗鹏  
【摘要】: 随着近年来纳米科学与纳米技术的蓬勃发展,在纳米尺度上构筑结构可控、功能独特的有机/无机纳米复合材料已经成为材料研究领域的热点之一。有机/无机纳米复合材料的无机相与聚合物之间会产生非常强的界面相互作用,从而使复合材料的性能得到很大程度的提高,表现出许多与一般宏观复合材料不同的力学、电学、热学、光学等性能。超临界CO2 (supercritical CO2, SC CO2)因为其具有临界条件易实现(31℃,7.38MPa)、环境友好、化学惰性、廉价易得、粘度低、扩散系数大、无毒、不燃、等诸多独特优点,而作为一种使用最为广泛的超临界流体应用于环境治理、化学反应、材料制备等领域。本课题,正是利用超临界CO2的辅助作用,制备了一系列有机/无机纳米复合材料。这不仅为聚合物改性寻求到了一条途径,同时也为设计、开发高性能多功能有机/无机纳米复合材料提供了新的思路。其主要内容如下: (1)利用超临界CO2抗溶剂技术制备出一种功能性的有机/无机(MDMO-PPV/SWNTs)纳米复合材料,并对探索了超临界CO2实验条件的变化对复合材料微观结构及性能变化的影响。 (2)在超临界CO2辅助作用下,使用乙醇还原的方法制备出形貌可控的CNFs/Pd纳米复合材料,并制备出以聚合物修饰过的一维碳纳米材料为载体的多级纳米复合材料PE/CNFs/Pd和PVA/CNTs/Pd等。 (3)在超临界CO2辅助作用下,使用乙醇还原的方法制备出形貌可控的聚合物微球与钯金属纳米复合材料PS/Pd。 在本论文的研究当中,针对SC CO2的辅助作用,提出了一以下几点机理:SC CO2在MDMO-PPV/SWNTs复合材料的制备过程当中发挥的作用主要有两点。第一点,当超临界CO2压力增大时,溶剂因为溶解了更多的CO2其本身的粘度会有所下降,这为MDMO-PPV的分子链包裹在碳纳米管表面提供一定的帮助。另一点是,因为SC CO2抗溶剂效应的影响,聚合物MDMO-PPV的分子链构象与在溶剂当中相比较有很大的转变。SC CO2在制备金属钯与不同载体的纳米复合材料的过程所发挥的作用主要也分为两点。其一,当SC CO2压力增大时,溶剂因为溶解了更多的CO2而使本身的粘度下降,这为金属前躯体在溶液中的传质提供一定的帮助,金属前躯体PdCl2能够更便捷、均匀地扩散到载体的周围,被还原成核析出。其二,因为SC CO2抗溶剂效应的影响,在溶剂能力逐渐变差的过程当中,前躯体更容易被还原析出,从而在晶核表面增长,使晶体长大。以SC CO2技术为辅助,在纳米尺度上构筑结构可控、功能独特的有机/无机纳米复合材料在材料研究领域具有巨大的潜力和广阔的前景。
【学位授予单位】:郑州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TB383.1

【参考文献】
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