收藏本站
《昆明理工大学》 2012年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

纳米二氧化硅的表面修饰及其应用研究

李维  
【摘要】:纳米二氧化硅粒子(silica nanoparticles, SNPs, SiO2)因表面存在大量的羟基可被功能化而倍受关注,现已广泛应用于生物/药剂、纳米电极、传感器、催化剂、环境/绿色化学等领域,日渐成为当今世界多种交叉学科领域的研究热点。经过精心表面修饰获得的纳米二氧化硅粒子除保持了无机纳米粒子所有的特性外,还具有我们所期望的特殊性能,如刺激响应可裂解性、对重金属离子快速高效吸附性等,更有向着溶液中微量、痕量元素快速分离检测方面发展的趋势。 本论文采用stober溶胶凝胶法以正硅酸四乙酯为硅源,在碱性条件下水解制备出粒径在300nm左右的二氧化硅纳米粒子,以此为基体材料,按照分子剪裁的设计思路,将不同结构和性能的有机功能分子接枝到纳米二氧化硅表面,达到调控剪裁纳米粒子表面分子的作用,制备出具有以下性能的纳米粒子: 1)结合“点击化学’'(click chemistry)的专一性和原子转移自由基聚合(ATRP)法接枝分子“可控”性等优点,可在纳米粒子表面接枝聚合物。本论文采用亚铜离子催化叠氮化物和端基炔,将聚合物甲基丙烯酸聚乙二醇(PEGMA)成功引入到纳米粒子表面,实现了同时引发click chemistry和ATRP的反应。所引入的聚合物大大增加了纳米粒子表面对水溶液中金属离子的活性吸附点位,使得其能快速吸附水溶液中的铅离子。实验表明,特别是在1h内,聚合物PEGMA表面修饰的纳米粒子与纳米二氧化硅相比,能更快的发生化学吸附。 2)吡啶二硫键能与含巯基的分子在温和的条件下反应发生断裂,形成新的二硫键和副产物,我们成功使用巯基表面修饰的纳米二氧化硅进攻4,4’-二硫二毗啶,得到二硫吡啶修饰的纳米粒子,使其再被巯基苯并咪唑攻击,二硫键再次断裂,制备出苯并咪唑表面修饰的纳米粒子。该纳米粒子对毫摩尔级的谷胱甘肽溶液具有刺激响应裂解性,所以可运用其吸附水溶液中痕量金属离子后在谷胱甘肽的进攻下断裂,释放出吸附了金属离子的分子,达到富集作用。实验结果表明,该粒子对水溶液中的Ca2+, Cu2+和Zn2+不发生吸附,对Pb2+达不到富集效果,而能有效的富集Cd2+,富集倍数约为10倍。 3)4-溴-1,8-萘酐首先与氨基硅烷偶联剂反应后接枝到纳米粒子表面,再与N,N-二甲基乙二胺共价偶联,得到的粒子再用于吸附水溶液中的铅离子,表现出较高的吸附性能。经过对该过程采用Langmuir和Frendlich等温式线性拟合后,最大线性相关系数分别为0.9964和0.9479,最大吸附容量为293.26mg/g。数据表明修饰后的粒子对Pb2+的吸附过程能很好的符合Langmuir和Frendlich等温模型。 同时,所有的制备样品都采用相关的检测方法对表面结构进行表征,如红外光谱(FT-IR)、透射电镜(TEM)、X-射线光电子能谱(XPS)、热重分析(TGA)等检测手段,以证明纳米二氧化硅表面修饰成功。
【学位授予单位】:昆明理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TB383.1

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 韩静香;佘利娟;翟立新;刘宝春;;纳米二氧化硅的制备及表面修饰的研究进展[J];材料导报;2010年S1期
2 姜会平;王晓川;钟发春;孙毅;刘勇;;单分散纳米二氧化硅微球的制备与表征[J];材料导报;2010年S2期
3 贾宏,郭锴,郭奋,邹海魁,陈建峰;用超重力法制备纳米二氧化硅[J];材料研究学报;2001年01期
4 甘义群;王焰新;;改性污泥灰去除废水中Cu~(2+)试验研究[J];环境科学与技术;2005年06期
5 郭洪娜;郑少华;马士玉;丁海洋;;单分散纳米二氧化硅的制备[J];中国粉体技术;2009年03期
6 胡涛,石威,汪炳武;聚氯乙烯-尼龙6树脂分离富集-分光光度法测定痕量金[J];分析化学;1996年09期
7 刘艳丽;刘芳;张小松;;聚合物改性纳米二氧化硅的制备与摩擦学性能[J];湖南工程学院学报(自然科学版);2009年01期
8 瞿其曙,何友昭,淦五二,李敏,林祥钦;超细二氧化硅的制备及研究进展[J];硅酸盐通报;2000年05期
9 许珂敬,杨新春,段贤峰,宋志涛,王现波;多孔纳米SiO_2微粉的制备与表征[J];硅酸盐通报;2001年01期
10 陈勇生,孙启俊,王大力;啤酒酵母菌、盐泽螺旋藻对重金属离子的吸附研究[J];上海环境科学;1998年07期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 邹小军;新型吸附材料的合成及其对痕量金属离子的富集分离研究[D];兰州大学;2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李大成,周大利,刘恒,张萍,张云,龚家竹;纳米TiO_2的特性[J];四川有色金属;2002年03期
2 任成军,李大成,钟本和,周大利,刘恒,龚家竹;影响TiO_2光催化活性的因素及提高其活性的措施[J];四川有色金属;2004年04期
3 钱翼清,赵平,王卫华;烷基化纳米SiO_2/MMA乳液聚合物及其对PC的改性研究[J];工程塑料应用;2002年01期
4 王孝军,杨杰,龙盛如;纳米材料及其在工程塑料改性中的应用[J];工程塑料应用;2002年10期
5 刘建林,肖久梅,史孝群,龚春秀,马文江;纳米CaCO_3填充环氧树脂分散技术及力学性能研究[J];工程塑料应用;2003年03期
6 惠雪梅,张炜,王晓洁;环氧树脂/SiO_2,纳米复合材料性能的研究[J];工程塑料应用;2004年02期
7 安骏,吴海霞,辛寅昌;防高能辐射的树脂/纳米铅复合材料的制备及研究[J];工程塑料应用;2004年12期
8 郑海忠,张坚,鲁世强,徐志锋;选区激光烧结制备PS/Al_2O_3纳米复合材料的研究[J];工程塑料应用;2005年09期
9 安骏;刘吉华;辛寅昌;;树脂纳米铈防辐射复合材料的制备及其性能研究[J];工程塑料应用;2006年08期
10 王宗花;于海容;夏建飞;张菲菲;夏延致;李延辉;;基于纳米材料有机–无机复合超滤膜的研究进展[J];工程塑料应用;2012年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 乐士儒;栾野梅;安茂忠;;电沉积银纳米膜的光学性质研究[A];2004年全国电子电镀学术研讨会论文集[C];2004年
2 杨黎明;VPW Shim;陈锋;龚明;;用高应变率大应变载荷制备纳米晶铜试件[A];第八届全国爆炸力学学术会议论文集[C];2007年
3 王金相;张晓立;王经涛;赵铮;;爆炸加载制备纳米晶铜实验研究[A];第九届全国冲击动力学学术会议论文集(下册)[C];2009年
4 王金相;周楠;赵铮;王小绪;杭逸夫;;爆炸载荷下纳米晶铜晶粒度分布及影响因素研究[A];第六届全国爆炸力学实验技术学术会议论文集[C];2010年
5 李春霞;李立平;酒金婷;王柏华;;纳米粒子的表面改性研究进展[A];第二届功能性纺织品及纳米技术应用研讨会论文集[C];2002年
6 李星国;;纳米材料研究及其应用[A];第三届功能性纺织品及纳米技术应用研讨会论文集[C];2003年
7 张永文;陈英;;含纳米ZnO抗紫外整理剂的制备及性能研究[A];第四届功能性纺织品及纳米技术研讨会论文集[C];2004年
8 王敏;;纳米材料在丝绸文物保护上的应用[A];第四届功能性纺织品及纳米技术研讨会论文集[C];2004年
9 王东;路建军;齐宏进;;防水透湿织物上碳氟膜的纳米结构及均匀性的初步研究[A];第六届功能性纺织品及纳米技术应用研讨会论文集[C];2006年
10 李青松;郭晓峰;李青山;;纳米SiO_2在纺织上的应用[A];第七届功能性纺织品及纳米技术应用研讨会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 谭淑媛;几种稀土发光材料的合成及发光性质的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 王德广;金属粉末高致密化成形及其数值模拟研究[D];合肥工业大学;2010年
3 赵世华;ZnO纳米阵列的制备和稀土掺杂工艺及其发光性能的研究[D];湖南大学;2010年
4 周红洋;硫属化合物纳米材料的可控性合成与表征[D];中国科学技术大学;2010年
5 杜海军;石墨烯和荧光碳纳米颗粒的制备及其电化学特性的研究[D];华南理工大学;2010年
6 张贵军;聚丙烯酸酯/纳米氧化锡锑复合乳液的制备、表征及其在透明隔热涂料中的应用研究[D];华南理工大学;2010年
7 王文涛;天然橡胶/蒙脱土纳米复合材料的阻隔性及相关性能研究[D];华南理工大学;2010年
8 于晓慧;金属掺杂TiO_2和ZnO的第一性原理研究[D];江苏大学;2010年
9 赵佳飞;纳米流体辐射特性机理研究及其在太阳能电热联用系统中的应用研究[D];浙江大学;2009年
10 张邵波;纳米流体强化传热的实验和数值模拟研究[D];浙江大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 罗均;柚皮纤维素的制备、琥珀酸酐改性及其对重金属离子的吸附性能研究[D];华中农业大学;2010年
2 张旭;纳米CeO_2-TiO_2复合介孔材料的制备及性能[D];河北大学;2009年
3 李艳冰;二元稀土氟化物的控制合成及光学性能研究[D];安徽工程大学;2010年
4 齐天骄;铟锡氧化物纳米微粒表面修饰研究及其悬浮液的制备[D];中国工程物理研究院;2010年
5 王青尧;锑基纳米材料的水热法制备及表征[D];山东科技大学;2010年
6 田维亮;线切割废砂浆制备白炭黑及改性研究[D];山东科技大学;2010年
7 尹永琦;多端耦合量子点体系量子输运特性的研究[D];哈尔滨师范大学;2010年
8 谭鑫鑫;稀土离子掺杂纳米晶ZrO_2-Al_2O_3复合粉体的制备及发光性质的研究[D];哈尔滨师范大学;2010年
9 甘自保;贵金属及其合金/碳纳米管复合材料的制备与表征[D];哈尔滨师范大学;2010年
10 赵紫军;(MCM-41)-La_2O_3纳米复合材料的制备、表征及光学性质研究[D];长春理工大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 严海标,陈名华,郦华兴;聚合物/无机纳米复合材料的制备及应用[J];工程塑料应用;1999年08期
2 张超英;青岛市区市售食物重金属污染现况调查[J];青岛大学医学院学报;2002年01期
3 周绍箕;;离子交换纤维的制备、性能和应用[J];北京服装学院学报;1991年01期
4 周林,周绍箕;弱酸性阳离子交换纤维的合成研究[J];北京服装学院学报;1992年02期
5 张金忠;周绍箕;;聚氯乙烯系阳离子交换纤维的合成研究[J];北京服装学院学报;1993年01期
6 张立群,王益庆,王一中,吴友平,张慧峰,贺建芸;填充补强剂在橡胶基质中分散状态的研究[J];北京化工大学学报(自然科学版);2000年02期
7 白红英,贾梦秋,毋伟,王金玲;纳米SiO_2的原位改性及在耐热涂料中的应用[J];表面技术;2003年06期
8 张宇,刘家祥;颗粒分散[J];材料导报;2003年S1期
9 毋伟,陈建峰,李永生,杨万强,何少利;溶胶-凝胶法纳米二氧化硅原位改性研究[J];材料科学与工艺;2005年01期
10 曾智强,萧小月,桂治轮,李龙土;Al_2O_3-SiO_2-TiO_2薄膜的表面改性-偶联剂反应[J];材料研究学报;1999年02期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 解小玲;张跃东;许并社;;纳米二氧化硅的制备研究[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(6)[C];2007年
2 庄清平;;纳米SiO_2粒子链增强增韧硅橡胶机理的探讨[A];纳米材料和技术应用进展——全国第三届纳米材料和技术应用会议论文集(下卷)[C];2003年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张玉,张治军,李桂敏,王金中;8-羟基喹啉-5-磺酸修饰电极pH传感器的制备及应用[J];化学研究;2005年02期
2 欧宝立;李笃信;;用ATRP方法制备聚苯乙烯/纳米二氧化硅杂化粒子[J];中国科学(B辑:化学);2006年05期
3 欧宝立;李笃信;;SiO_2交联剂交联MMA聚合制备PMMA/SiO_2纳米复合材料[J];化学通报;2006年06期
4 欧宝立;李笃信;;SiO_2大分子单体与苯乙烯共聚制备PS/SiO_2纳米复合材料[J];中国科学(B辑:化学);2007年01期
5 李宗威,朱永法;TiO_2纳米粒子的表面修饰研究[J];化学学报;2003年09期
6 柴多里;韩小艳;;纳米Fe_3O_4/油酸添加剂对磨损表面的修饰作用[J];润滑与密封;2010年03期
7 车剑飞;龚婕;杨绪杰;陆路德;汪信;;纳米Al_2O_3表面接枝修饰的XPS研究[J];光谱学与光谱分析;2006年04期
8 欧宝立;李笃信;;表面修饰纳米SiO_2与聚丙烯共混制备聚丙烯/SiO_2纳米复合材料[J];材料导报;2006年S2期
9 柳艳;陈军;宋磊;钱玉山;;纳米材料的表面修饰和表征技术[J];能源环境保护;2008年05期
10 李泉,曾广赋,席时权;表面修饰的二氧化锡纳米粒子的制备及微结构表征[J];高等学校化学学报;1995年09期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 秦丽洁;杨红;杨仕平;;d-f金属配合物纳米粒子的合成、表面修饰及其在核磁共振成像(MRI)中的初步研究[A];中国化学会第28届学术年会第8分会场摘要集[C];2012年
2 李久盛;徐小红;张立;李建明;;表面修饰纳米粒子作为润滑油添加剂的应用研究及展望[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年
3 王明辉;章明秋;容敏智;阮文红;;纳米二氧化硅/聚丙烯复合材料的动态流变行为研究[A];中国流变学研究进展(2010)[C];2010年
4 黄逸夫;容敏智;阮文红;章明秋;;溶液接枝法改性纳米二氧化硅增强取向聚丙烯的研究[A];中国化学会第28届学术年会第18分会场摘要集[C];2012年
5 阮文红;章明秋;周彤辉;王跃林;容敏智;;原位接枝改性纳米二氧化硅/聚丙烯复合材料的性能研究[A];低碳技术与材料产业发展研讨会论文集[C];2010年
6 徐涛;;等离子体对多壁碳纳米管的表面修饰[A];中国工程物理研究院科技年报(2010年版)[C];2011年
7 何文涛;鲁圣军;柳建宏;秦舒浩;于杰;;表面聚合物接枝包覆纳米二氧化硅的制备及其对聚氯乙烯材料的改性研究[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
8 贾鑫;张国祥;刘志勇;;单壁碳纳米管表面修饰及其对蛋白吸附作用的研究[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
9 黄晓玲;李佳;苏海全;;聚氯乙烯包覆SiO_2纳米粒子的制备及性质研究[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
10 王宇;吴小军;杨伟;杨鸣波;;纳米二氧化硅凝胶的流变行为研究[A];中国流变学研究进展(2010)[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者;我省首个纳米二氧化硅项目开始建设[N];山西日报;2000年
2 顾云平 周卫红;纳米二氧化硅制备技术有突破[N];中国化工报;2003年
3 赵洪义;纳米二氧化硅复合水泥的制备[N];中国建材报;2010年
4 ;纳米二氧化硅气相燃烧制备技术通过鉴定[N];中国高新技术产业导报;2005年
5 本报记者 张晓艳 贾剑平;佳绩不改风采依旧[N];鄂尔多斯日报;2009年
6 陈希荣;传统包装材料的纳米改性技术[N];中国包装报;2010年
7 余 名;纳米粒子 涂在脸上的危险[N];大众科技报;2004年
8 记者 葛进;日开发新型低成本荧光纳米粒子[N];科技日报;2008年
9 记者 刘霞;美用纳米粒子治疗药物上瘾[N];科技日报;2009年
10 记者 葛进 陈超;日开发出制造纳米粒子新方法[N];科技日报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李阳;纳米二氧化硅颗粒致细胞多核作用及其相关机制的研究[D];吉林大学;2013年
2 杜忠君;气管滴注纳米二氧化硅颗粒致大鼠心血管毒性及其相关机制研究[D];吉林大学;2013年
3 刘成辉;稀土氟化物发光纳米晶的可控合成、表征及表面修饰[D];清华大学;2009年
4 蔺新丽;纳米二氧化硅颗粒肺毒性及其相关机制研究[D];吉林大学;2011年
5 樊世民;矿物粉体表面纳米化修饰技术研究与应用[D];清华大学;2004年
6 赵奎;水溶性CdTe纳米晶的合成及表面性质研究[D];吉林大学;2007年
7 戴洁;磁性复合粒子的表面修饰及其在蛋白纯化中的应用[D];吉林大学;2009年
8 王芳斌;二茂铁—肽的生物电化学研究以及纳米磁性粒子的表面修饰[D];中南大学;2009年
9 李静;密度泛函方法对有机催化体系和表面反应的理论研究[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2005年
10 谭庆刚;表面静电自组装构建生物相容性和药物控释超薄膜的研究[D];浙江大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李维;纳米二氧化硅的表面修饰及其应用研究[D];昆明理工大学;2012年
2 李强;纳米润滑油添加剂的制备及摩擦学性能研究[D];青岛科技大学;2005年
3 李静宇;TiO_2纳米粒子的制备及其摩擦学与磨损自修复性能研究[D];河北师范大学;2008年
4 束华东;原位聚合表面修饰纳米二氧化硅/聚氯乙烯杂化材料的研究[D];河南大学;2009年
5 陆逊;纳米二氧化硅抗肝癌细胞活性及其机理研究[D];华东理工大学;2011年
6 石洪莹;纳米二氧化硅表面修饰及其应用[D];合肥工业大学;2013年
7 姜小阳;纳米二氧化硅的制备及表面修饰[D];青岛科技大学;2012年
8 刘玺;纳米二氧化硅表面引发接枝尼龙6的制备及性能研究[D];湖南大学;2010年
9 侯玉婧;改性纳米二氧化硅用于丙烯酸聚氨酯防腐涂料的实验研究[D];华北电力大学;2012年
10 黄田富;纳米二氧化硅和炭黑增强环氧化天然橡胶的研究[D];海南大学;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026