纳米金属氧化物、壳聚糖及其复合材料的制备与结构、性能研究
【摘要】:
纳米材料的制备方法对其结构、性能有重要影响。通过不同方法制备了纳米金属氧化物和壳聚糖纳米微球,并对其结构进行表征;在此基础上提出制备金属氧化物/壳聚糖纳米复合材料的新思路,并以之为指导制备了金属氧化物/壳聚糖纳米复合材料,研究了该复合材料的结构和性能。
用常温化学沉淀法和水热反应法制备了MnO_2的纳米结构。
常温化学沉淀法是通过KMnO_4和MnSO_4的常温化学反应来获得MnO_2纳米结构。所制备的纳米结构微观形貌为不规则的球笼型结构,球笼型结构由相互交织在一起的纳米短片构成,纳米片厚度10~20 nm,宽度50~80nm。XRD分析表明,该产物属于ε-MnO_2晶体结构,但结晶度较低。添加阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)能够改变纳米结构的形貌,形成由纳米片交织的不规则多孔网片状结构。
以KMnO4和MnSO4为前驱体,用水热反应法在160℃制备了粒径50nm,长1~2μm的棒状MnO_2纳米结构。晶体结构测试表明,该纳米棒从常温制备的ε-MnO_2转变为β-MnO_2,且纯净无杂质,结晶度高。表面活性剂CTAB存在时纳米结构微观形貌转变为层叠的宝塔状。
以颗粒状的MnO_2粉体为前驱体,以NaOH水溶液为反应介质,用水热反应法制备了MnO_2一维纳米结构。当反应条件160℃/48h时,得到厚度10~20nm,宽度80~100nm,长约数微米的一维纳米带。XRD数据显示,纳米带是γ-MnO_2晶体结构,结晶度较高。当反应介质为LiOH时,得到类似的结果。
用液体回流法制备了TiO2纳米微粒。在丁醇水溶液中滴加钛酸四丁酯,将得到的反应产物粉碎后500℃煅烧,得到白色纳米TiO2粉体。结构分析表明,所得TiO2纳米结构为粒径50~100nm的球形微粒,是锐钛矿和金红石的混合晶型,其中金红石型约占41%。
用分子自组装方法制备了脱氧胆酰修饰壳聚糖的纳米微球。首先以壳聚糖和脱氧胆酸为原料,以碳化二亚胺为交联剂制备了脱氧胆酰修饰壳聚糖,1H NMR测试其取代度为0.051,同时研究了它在Ac、HCl溶液中的自聚集能力。在乙酸-乙酸钠溶液中,以二氯甲烷为乳化剂、三聚磷酸钠为交联剂制备了脱氧胆酰修饰壳聚糖纳米微球。TEM观察表明,纳米微球的粒径介于100~600nm之间。
以TiO2纳米微粒和壳聚糖为原料,强碱性的NaOH浓溶液为溶剂,利用水热反应法制备了TiO2/壳聚糖一维纳米复合材料。SEM、TEM电镜观察显示,复合材料为厚度小于10nm,宽度200~300 nm,长度为几微米的半透明带状纤维。结构分析表明,复合材料的主体为纳米二氧化钛。同时,在壳聚糖存在情况下大部分纳米TiO2由锐钛矿型转变为金红石型。反应机理分析认为,NaOH在反应中决定纳米TiO2晶体的生长方向,并能够使壳聚糖活化,进而参加反应。在抗菌试验中,TiO2/壳聚糖一维纳米复合材料表现出较强抑菌能力,在含量为3%时可以完全抑制金黄色葡萄球菌的生长。
壳聚糖具有优良的成膜能力。用壳聚糖、聚乙烯醇、羧甲基壳聚糖制备了三层复合膜结构,表面层壳聚糖膜具有良好的抗菌抑菌能力,底层羧甲基壳聚糖膜生物相容性好,能够促进正常皮肤纤维细胞生长并抑制疤痕疙瘩成纤维细胞的生长。在壳聚糖膜层添加纳米TiO2来提高膜性能,测试表明随TiO2含量增加,膜的抗水能力和热稳定性提高,膜层由晶态逐渐转变为非晶态。
|
|
|
|
1 |
朱华跃;;壳聚糖膜湿热处理及结构分析[J];台州学院学报;2006年03期 |
2 |
马力;郭静;刘蒲;;壳聚糖含磷衍生物的合成、表征及其应用研究[J];化学进展;2010年05期 |
3 |
刘燕;莫羡忠;甘春芳;;壳聚糖及其衍生物在生物医药领域的应用研究进展[J];化工技术与开发;2007年01期 |
4 |
周永国;杨越冬;侯文龙;于九皋;;化学修饰壳聚糖的血液相容性[J];高分子通报;2008年06期 |
5 |
曹晓妹;罗立强;丁亚平;;壳聚糖在生物传感器中的应用进展[J];理化检验(化学分册);2009年07期 |
6 |
王学宝;林丹;王贤亲;张园;叶发青;;多孔壳聚糖膜的制备表征及其吸附性能研究[J];广州化工;2010年06期 |
7 |
朱华跃,肖玲,刘秀芝,杜予民,徐慧;溶剂处理对壳聚糖及其交联膜性能与结构的影响[J];高分子材料科学与工程;2004年02期 |
8 |
李月;朱启忠;张立霞;张迪;张亚龙;;壳聚糖涂膜对无花果的保鲜效应研究[J];安徽农业科学;2008年35期 |
9 |
翟秀静,周亚光,何怡江;壳聚糖膜的量子化学计算[J];分子科学学报;1997年02期 |
10 |
宋常春,王晓鹏;壳聚糖膜的制备及对植物色素富集作用的研究[J];食品科学;2003年10期 |
11 |
郎雪梅,赵建青;壳聚糖超滤膜的孔结构研究[J];华南理工大学学报(自然科学版);2003年11期 |
12 |
吴远根;叶丹;邱树毅;王啸;王朝宇;;不同处理的壳聚糖膜力学性能研究[J];食品科学;2005年S1期 |
13 |
王征科;吴海若;胡巧玲;沈家骢;;梯度渗透法组装仿木年轮结构壳聚糖棒材[J];浙江大学学报(工学版);2006年11期 |
14 |
陶希芹;王明力;司方;;纳米TiO_2/壳聚糖复合膜的制备与性能研究[J];贵州工业大学学报(自然科学版);2008年04期 |
15 |
马浩;郑长青;李毅群;;纤维素/壳聚糖复合膜的制备及结构表征[J];纤维素科学与技术;2010年02期 |
16 |
宋常春,王晓鹏,杜宇华;壳聚糖膜的制备及对植物色素富集作用的研究[J];安徽技术师范学院学报;2003年04期 |
17 |
傅乐峰,郑柏存,沈军;壳聚糖涂膜保鲜香梨的研究[J];食品工业;2005年02期 |
18 |
王惠武;董炎明;赵雅青;;甲壳素/壳聚糖接枝共聚反应[J];化学进展;2006年05期 |
19 |
王晓东;张宝泉;刘秀凤;;取向TS-1分子筛膜的合成与结构引导机理[J];化工学报;2007年09期 |
20 |
张锐;方桂珍;马英梅;马艳丽;;羧甲基纤维素-壳聚糖共混膜的性能表征[J];林产化学与工业;2010年01期 |
|