纳米材料的表面修饰与应用

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1、!!!!!!!!!化!!!工!!!进!!!展!!!!!!第!!期!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"#$%&"’(&)*+,-./’)*$)0&)$$.&)01.20.$,,!!!!!·95:6·纳米材料的表面修饰与应用张万忠!乔学亮!陈建国!王洪水（华中科技大学材料学院模具技术国家重点实验室，武汉345563）摘!要!综述了纳米材料表面修饰的研究概况，介绍了纳米粒子的表面特性及表面修饰的目的和方法，阐述了表面修饰在制备半导体纳米材料、稀土化合物纳米材料、氧化物和金属纳米材料等方面的应用，并对表面修饰技术的发展进行了展望。关键词!纳米材料，表面修饰，应用中图分类号!

2、-7484!!!!文献标识码!’!!!!文章编号!9555::94（;553）9595:65<［9］!!由于纳米粒子具有许多特殊的性质，人们趋于稳定，具有很高的化学活性。对纳米材料的研究表现出极大的热情，先后合成出（4）表面台阶和粗糙度增加，表面出现非化学多种功能先进、性能突出的纳米及纳米复合材料，平衡、非整数配位的化学价。广泛应用于工农业及航空航天等尖端领域，并把功纳米粒子的这些特性为对其进行表面修饰提供能材料的研究领域深入到对材料在原子、分子级别了可能。不同粒径的纳米氧化锆粒子，表面原子所［4］上进行组装的程度，开辟了纳米材料研究的新占的比例见表9。领域。表"!超细颗

3、粒的表面原子比例和比表面积纳米材料的合成方法很多，但想获得很少团聚粒径D?@原子数表面原子比例DE比表面积D@;·FG9或没有团聚的纳米级粉末却很不容易。因为纳米粒95545555;5=5<5355535985子具有特殊的表面性质，要获得稳定而不团聚的纳;5;<5853<5米粒子，必须在制备或分散纳米粒子的过程中对其9545==进行表面修饰，表面修饰对于纳米粒子的制备、改"#"!表面吸附性和保存都具有非常重要的作用。纳米粒子的表面纳米粒子表面有大量的活性原子存在，极易吸修饰技术是一门新兴学科，;5世纪=5年代中期，附各种原子或分子。如在空气中，纳米粒子会吸附国际材料会议提

4、出了纳米粒子的表面修饰工程新概大量的氧、水等气体。对95?@左右的银纳米粒子念，即用物理或化学方法改变纳米粒子表面的结构表面进行H射线光电子能谱（H1,）分析表明，氧和状态，赋予粒子新的机能，并使其物性（如粒的吸附量高达8E，且吸附力很强，在H1,的真空度、流动性、电气特性等）得到改善，实现人们对［;］系统中，氧也没有脱附。在半导体纳米粒子表面，纳米粒子表面的控制。近年来，纳米粒子的表因半导体类型不同会相应地吸附氧或氢等物质。文面修饰研究非常活跃。献［3］表明，0C1半导体纳米粒子对);不仅具有很9!纳米粒子的表面特性强的吸附作用，还具有活化作用。"#$!氧化纳米粒子粒径

5、在9>955?@，绝大部分原子处纳米粒子活性极大，多数金属纳米粒子在与空于微粒的表面位置，表面积很大，因而具有特殊的气接触时容易氧化甚至燃烧。因此，其抗氧化性能表面性质，具体如下。较差，易氧化、自燃甚至爆炸。对于银、金等稳定（9）纳米粒子处于高能状态，纳米体系具有很性较好的金属纳米粒子，氧化过程并不明显，纳米大的表面0ABBC自由能，为热力学不稳定体系，能氧化银粉末在光照下还会发生分解，这可能与这些自发地团聚、氧化或表面吸附以减少表面不稳定的金属氧化物的稳定性有关。原子数，降低体系的能量。（;）表面原子所处的晶体场环境及结合能与内收稿日期!;5535<98；修改稿日期!;

6、5535:;8。第一作者简介!张万忠（9=:<—），男，副教授，从事纳米材料和部原子不同，存在许多不饱和键，具有不饱和性高分子纳米复合材料的合成及应用研究。电话5;6质，出现许多活性中心，极易与其他原子相结合而86<39<35；$@IAJ@KLMNI?FOMPQR@LSR@。万方数据·(4*1·’’’’’’’’’’’’’’化’’’工’’’进’’’展’’’’’’’’’’’’’!!!!年第!!卷’!"#$团聚（)）界面的微观结构和性质直接影响界面的结纳米粒子的团聚可以减小颗粒的比表面，减小合力和复合材料的力学性能。修饰后的纳米粒子表体系!"##$自由能，降低颗粒的活性。面状态

7、发生了改变，因而可获得新的性能。如纳米纳米粒子的团聚一般分为软团聚和硬团聚两粒子改性可增加与聚合物的界面结合力，提高复合［%］类。软团聚主要是由于颗粒之间的范德华力和材料的性能。库仑力所致，这种团聚可以通过化学方法或施加机（+）选择合适的修饰剂可使纳米粒子与分散介械力加以消除；硬团聚则主要是因为纳米粒子间产质达到良好的浸润状态，改善纳米粒子与分散介质生了化学键合作用。目前，对纳米粒子硬团聚的形之间的相容性。如用表面活性剂作修饰剂在水溶液成机理存在着不同的看法，如晶体理论、氢键作用中分散无机纳米粒子时，表面活性剂的非极性亲油理论