纳米氧化铝颗粒

纳米氧化铝颗粒（精选11篇）

纳米氧化铝颗粒 第1篇

本工作选用E-54/DDS体系作为基体。E-54是一种双酚A型环氧树脂, 环氧值为0.54;DDS为二氨基二苯砜, 在体系中起交联剂的作用。E-54/DDS体系具有优良的力学性能和热性能, 玻璃化转变温度与热变形温度均很高, 是一种高性能的环氧材料, 在航空航天领域中具有广泛应用。已有文献大多研究环氧复合材料的力学性能, 对其热性能尤其是玻璃化转变温度的变化规律缺乏深入的探索。本工作选用微米Al2O3颗粒、表面未改性的纳米Al2O3颗粒和表面改性的纳米Al2O3颗粒制备了纳米环氧复合材料, 研究了复合材料中颗粒的分散状态以及颗粒含量、表面改性对环氧Tg的影响, 测量了纳米颗粒对环氧树脂的吸附能力和未固化环氧体系的黏度, 并采用选择性吸附和分子扩散效应对纳米复合材料Tg变化进行了合理解释。

1 实验

1.1 实验原料

本工作选用了一种微米级和两种纳米级的Al2O3颗粒, 其详细信息列于表1。

选用的聚合物基体是双酚A型环氧树脂E-54, 固化剂为二氨基二苯砜 (DDS) 。环氧树脂与固化剂的质量配比为100∶33。

1.2 样品制备

首先将称量好的Al2O3颗粒在高速搅拌下混入E-54中, 之后将混合物置于高速搅拌器中, 在60℃, 5000r/min条件下搅拌2h, 以使颗粒在树脂基体中均匀分散。经过24h静置后 (使树脂充分浸润颗粒) , 将混合物置于三辊研磨机 (EXAKT 80E) 中, 在高剪切力的作用下进一步打散颗粒。然后按化学计量比加入固化剂DDS, 加热并低速搅拌使之全部溶解, 在真空下抽掉气泡后, 将混合物浇注在模具中, 于180℃/2h和200℃/2h条件下固化。

对于微米级的Al2O3复合材料, 采用热模压的方法制成了约30μm厚的薄膜, 以防止微米颗粒的沉降。

1.3 吸附树脂的计算

为定量分析Al2O3颗粒对环氧树脂的吸附, 本工作将未固化的Al2O3/环氧树脂样品置于过量的丙酮中溶解, 每隔6h, 在3500r/min条件下离心0.5h并除去上清液;然后继续加入过量的丙酮并重复上述操作。54h后, 称量烘干后的离心产物, 并根据公式 (1) 计算每克Al2O3颗粒吸附的环氧树脂克数 (Rad) :

式中:m1和m2分别代表未固化混合物以及干燥后的沉淀物的质量;w代表未固化混合物中纳米颗粒的质量分数。

1.4 性能表征

将约100nm厚的试样切片置于透射电镜 (TEM, Tecnai20, FEI) 下观察, 加速电压为120kV, 确定纳米颗粒在树脂基体中的分散状态。

将纳米复合材料和微米复合材料分别制成25mm3mm1mm和25mm3mm30μm尺寸的样条, 置于动态机械分析仪 (Q800, TA Instruments) 中进行测定。测试条件如下:拉伸模式, 频率1Hz, 振幅20.0μm, 升温速率为3℃/min, 由室温至270℃。每种试样重复进行3次平行实验, 复合材料的Tg由试样tanδ峰值所对应的温度来确定。

2 结果与讨论

2.1 微观形貌

图1显示了改性前后不同含量的Al2O3纳米颗粒在树脂基体中的分散状态。从图1中可以观察到小的颗粒团簇, 但总体上认为纳米颗粒还是比较均匀地分散在环氧树脂中。另外, 表面改性对纳米Al2O3在环氧树脂中的分散状态影响不大。

2.2 Al2O3含量对玻璃化转变温度的影响

图2显示了未表面改性Al2O3/环氧复合材料的Tg随颗粒含量的变化规律。从图2中可以看出, 微米级复合材料的Tg基本维持在229℃, 与纯环氧树脂材料的Tg (230℃) 非常相近。这说明微米级Al2O3的加入并不会对环氧树脂的Tg产生显著影响。而纳米Al2O3颗粒的加入对复合材料的Tg产生了较大影响。当纳米颗粒含量超过10% (质量分数, 下同) 时, 复合材料的Tg出现明显的下降;当颗粒含量达到18%时, 与纯环氧样品相比, 复合材料的Tg下降了约25℃。

2.3 纳米Al2O3吸附树脂量

Liu等[18]提出了选择性吸附效应和分子扩散效应均对纳米/环氧复合材料的Tg起到关键作用。图3为纳米环氧混合体系微观示意图。

如图3所示:对于未固化的Al2O3/环氧树脂混合体系, 由于物理或化学的原因, 部分环氧树脂分子会被纳米颗粒 (或纳米颗粒团簇) 所吸附 (区域I) ;而在区域II中, 则有大量未被吸附的树脂分子存在。由于这种现象的存在, 加之体系黏度的影响 (纳米颗粒往往会带来较大的增黏效果) , 固化剂分子较难扩散到区域I中, 与此区域的环氧分子充分接触和反应。由于上述效应的存在, 固化剂分子在两个区域内的分配是不均匀的:在区域I中固化剂不足量, 而在区域II中固化剂过量。这种环氧树脂-固化剂化学计量的不匹配最终导致两个区域固化后Tg的下降。

如果上述假设成立, 纳米颗粒必然吸附一定量的环氧树脂。为验证这一点, 本工作对纳米Al2O3对于环氧树脂的吸附能力进行了研究。将含有20%纳米Al2O3的未固化混合物用过量的丙酮反复清洗, 以去除未被吸附的树脂, 方法如1.3节所述。经过一定时间后, 称量并计算吸附的树脂在纳米颗粒中所占的质量分数 (Rad) 。结果如图4所示。

从图4可以看出, 在35h之前, Rad随清洗时间延长显著降低;35h之后, 随着浸泡清洗时间的延长, Rad基本保持不变。实验表明, 经过54h后仍有约16% (相对于纳米颗粒) 的树脂残留。此结果说明, 在纳米Al2O3颗粒与环氧树脂的混合过程中确实发生了纳米颗粒对树脂基体的吸附现象, 并且二者之间存在较强的吸附力, 使得树脂不易从纳米颗粒表面解除吸附。显然, 图4的结果支持了选择性吸附和分子扩散假说。

2.4 Al2O3表面改性对纳米复合材料Tg的影响

图5为未改性纳米Al2O3与采用辛基硅烷改性后的纳米Al2O3的红外光谱对比图。从图5 (a) 曲线可以看出, 未改性的纳米Al2O3有两个特征峰:3445cm-1处为O-H伸缩振动峰;1631cm-1为C=O的伸缩振动峰, 此峰的出现可能是纳米Al2O3吸附了空气中的CO2的缘故。从图5 (b) 曲线可以看出, 改性后纳米Al2O3红外谱图中除了具有上述两个峰外, 还多出了两个特征峰:2927cm-1附近的两个峰为C-H伸缩振动峰, 1070cm-1处为Si-O的伸缩振动峰。由此可以推断, 红外谱图证明了改性剂辛基硅烷的存在。

本工作对经过辛基硅烷表面改性的Al2O3/环氧体系进行丙酮清洗实验的过程中发现:离心后的上清液并不如未经颗粒表面改性的混合体系那样澄清, 并且经过足够长时间的清洗后, 吸附树脂的计算值为负值。这可能是由于辛基硅烷表面改性剂较易溶于丙酮, 并带走了相应的纳米颗粒的缘故。所以, 在此选择了TGA进行了吸附树脂的研究。将改性前后纳米Al2O3/环氧体系按照1.3节所述的方法进行清洗, 36h后, 离心烘干, 在氮气气氛中以10℃/min的升温速率, 由室温升至800℃进行热重分析, 结果如图6所示。由图6可以看出当温度升至300℃时, 两种混合物开始有明显的质量损失;这应当是颗粒表面吸附的树脂开始分解。实验结束时, 二者的失重基本一致, 说明改性前后纳米Al2O3颗粒对于环氧树脂的吸附量基本等同, 辛基硅烷的改性并未对颗粒的吸附能力产生明显的影响。

将含有20%改性和未改性纳米Al2O3的混合体系置于流变仪中, 对其黏度进行表征 (图7) 。结果表明, 改性后的纳米Al2O3/环氧树脂体系的黏度较改性前有了明显的降低。这说明有机官能团的引入, 有效地增强了纳米颗粒与环氧树脂基体的相容性。

改性前后Al2O3/环氧纳米复合材料Tg随纳米颗粒含量的变化如图8所示。可以看出, 二者的变化趋势基本一致, 都是在较低的纳米颗粒含量时, 随着颗粒含量的增加Tg变化不大;当纳米颗粒含量超过10%时, 复合材料的Tg均出现明显下降。与未改性纳米Al2O3相比, 改性Al2O3/环氧纳米复合材料Tg降低幅度出现了明显的回落;当颗粒含量达到18%时, 与纯环氧树脂材料相比, Tg降低了约12℃。

考虑到两种纳米颗粒对环氧树脂的吸附量并没有明显差别 (图6) , 根据分子扩散效应, 可以推断纳米环氧体系黏度可能是造成其Tg不同的主要原因。在改性后的Al2O3/环氧体系中, 由于纳米颗粒与环氧树脂基体具有较好的相容性, 体系的黏度较低, 有利于固化剂DDS的充分扩散, 从而有利于树脂基体的充分固化, 最终导致复合材料的Tg降低幅度减小。

3 结论

(1) 微米级Al2O3不会对环氧树脂的Tg产生显著影响, 而纳米Al2O3颗粒则会对其Tg产生较大影响。当纳米颗粒含量超过10%时, 复合材料的Tg出现明显下降;当颗粒含量达到18%时, 与纯环氧样品相比, 复合材料Tg下降了约25℃。与未改性纳米Al2O3相比, 辛基硅烷改性的Al2O3颗粒对Tg影响较小。当颗粒含量达到18%时, 与纯环氧材料相比, Tg降低了约12℃。

(2) 对于未改性Al2O3/环氧体系, 纳米Al2O3对环氧树脂分子有较强烈的吸附作用, 同时, 未改性Al2O3/环氧体系在固化前黏度较大。上述两个因素均对固化剂在环氧体系中的扩散起到明显的阻碍作用, 造成固化剂在纳米环氧体系中分配不均匀, 环氧固化不完全, 最终导致Tg明显降低。

(3) 对于表面改性的Al2O3/环氧体系, 虽然与未改性纳米颗粒对环氧树脂吸附量相当, 但由于改性纳米颗粒与环氧相容性较好, 对体系增黏效果小, 所以固化剂在环氧中的扩散较均匀, 最终使复合材料的Tg降低幅度较小。

摘要：采用机械分散工艺制备了Al2O3/环氧复合材料, 研究了颗粒含量和颗粒表面改性对复合材料玻璃化转变温度 (Tg) 的影响规律。结果表明:微米颗粒的加入并未改变环氧树脂的Tg, 而纳米颗粒的加入则产生了较大影响。当未表面改性的Al2O3纳米颗粒含量超过10% (质量分数, 下同) 时, 复合材料的Tg开始下降;纳米颗粒含量为18%时, 相比纯树脂体系, 复合材料的Tg下降了约25℃。经过辛基硅烷表面改性的纳米Al2O3颗粒与树脂的相容性得到改善, 对体系的增黏效果减小, 复合材料的Tg降低幅度较小。

纳米氧化铝 第2篇

纳米氧化铝

氧化铝是白色晶状粉末,已经证实氧化铝有α、β、γ、δ、η、θ、κ和χ等十一种晶体.不同的制备方法及工艺条件可获得不同结构的.纳米氧化铝:χ、β、η和γ型氧化铝,其特点是多孔性、高分散、高活性,属活性氧化铝;κ、δ、θ型氧化铝;α-Al2O3,其比表面低,具有耐高温的惰性,但不属于活性氧化铝,几乎没有催化活性;β-Al2O3、γ-Al2O3的比表面较大,孔隙率高、耐热性强,成型性好,具有较强的表面酸性和一定的表面碱性,被广泛应用作催化剂和催化剂载体等新的绿色化学材料[1].

作 者：高霞 童海英 李金霞 Gao Xia Tong Haiying Li Jinxia  作者单位：华东师范大学化学系,上海,62 刊 名：化学教学 英文刊名：EDUCATION IN CHEMISTRY 年，卷(期)： ”“(2) 分类号：G069 关键词： 

纳米氧化铝颗粒 第3篇

关键词：黄瓜绿斑驳花叶病毒；荧光纳米颗粒；试纸条；免疫层析

中图分类号： S436.421.1+9文献标志码： A文章编号：1002-1302（2015）09-0152-02

黄瓜绿斑驳花叶病毒（cucumber green mottle mosaic virus，CGMMV）是葫芦科作物上重要的植物检疫性病毒，主要分布在欧洲、印度和日本等，严重威胁着西瓜、甜瓜、黄瓜等葫芦科作物的生产，一般减产约15%[1]。2005年辽宁省盖州市西瓜感染了黄瓜绿斑驳花叶病毒，损失惨重，此后在广西、辽宁、河北、山东、广东和北京等地陆续发现疫情，已严重威胁西瓜、甜瓜、黄瓜等作物的生产，因此加强该病毒的检测极为重要。快速检测技术是有效防止黄瓜绿斑驳花叶病毒疫情扩散的重要保障，而现有检测该病毒的方法多为酶联免疫吸附（ELISA）法，该方法可在短时间内检测大量样品，但对检测环境、人员素质及设备等条件要求较高，且血清价格昂贵，不能满足现场快速检测的需要。此外，人们先后研究出多种快速诊断方法，如聚合酶链式反应RT-PCR[2]、免疫捕获RT-PCR（IC-PT-PCR）[3]、实时荧光RT-PCR[4]等，但这些分子生物学检测方法均具有费用昂贵、操作繁琐的缺点，不能满足一线检测人员或田间检测的需求。因此，本研究以黄瓜绿斑驳花叶病毒为检测对象，应用黄瓜绿斑驳花叶病毒的特异性抗体，以稀土荧光纳米颗粒为标记物，制备黄瓜绿斑驳花叶病毒免疫层析试纸条，建立快速、灵敏、准确检测黄瓜绿斑驳花叶病毒的荧光免疫技术体系。

1材料与方法

1.1材料

牛血清白蛋白（BSA）购自生工生物工程（上海）股份有限公司；羊抗鼠IgG购自中晶生物技术有限公司；硝酸纤维素膜、玻璃纤维素膜购自美国Millipore公司，所用试剂均为分析纯。荧光纳米颗粒购自深圳易瑞生物技术有限公司。

1.2方法

1.2.1黄瓜绿斑驳花叶病毒单克隆抗体的制备参照曹洁等的方法[5]。

1.2.2单克隆抗体的纯化将腹水20 000 g离心 30 min，取上清，往所得上清中逐滴加入等体积的饱和硫酸铵溶液，边加边搅拌，室温搅拌30 min，将液体置于4 ℃冰箱中静置过夜；4 ℃，10 000 g离心30 min，弃上清，用pH值为7.4的PBS重悬沉淀，将所得溶液用Protein A柱进行纯化，用PBS（pH值为7.4）滤洗所得产物3次，往透析后的产物中加入海藻糖，使海藻糖的终浓度为5%，100 μL/支分装待用。

1.2.3抗体与颗粒共价偶联取荧光颗粒50 μL，用 50 mmol/L MES（pH值为6.0）洗涤颗粒2次，每次1 mL；用600 μL 50 mmol/L MES（pH值为6.0）重悬颗粒；加入100 mg/mL sulfo-NHS和EDC各200 μL，室温摇动30 min；离心，弃上清；用1 mL 50 mmol/L MES（pH值6.0）洗涤颗粒1次；用1 mL 50 mmol/L MES（pH值6.0）重悬颗粒；加入适量纯化后的黄瓜绿斑驳花叶病毒单克隆抗体，室温振摇1 h；加入等体积的PBS-BSA（BSA含量2%，pH值7.4），继续反应1 h；离心，弃上清；用50 mmol/L MES（pH值6.0）洗涤颗粒3次，1 mL/次；用300 μL重悬液[10 mmol/L Tris-HCl（pH值8.0）、10%蔗糖]重悬颗粒，4 ℃保存，备用。

将单抗梯度稀释后，分别取50、100、150、200、250、300 μg单抗溶液，按上述方法与荧光纳米颗粒偶联，用BCA蛋白检测试剂盒检测偶联后的上清中抗体的浓度并筛选出最佳抗体浓度。

1.2.4试纸条的装配用点膜仪在结合垫上喷涂单抗-荧光纳米颗粒偶联物，在硝酸纤维素膜上按照1 μL/cm的量喷涂1.5 mg/mL 黄瓜绿斑驳花叶病毒单抗和1 mg/mL 羊抗鼠IgG，分别作为检测线和质控线。依次将硝酸纤维素膜、结合垫、样品垫，吸收垫粘贴于PVC衬板上，其中结合垫、吸收垫均与硝酸纤维素膜部分重叠，分别与硝酸纤维素膜重叠约 2 mm，样品垫部分重叠于结合垫上，二者重叠约4 mm；粘贴好后切成4 mm宽的试纸条，将制备好的试纸条置于密封袋中，加干燥剂，密封，4 ℃保存。

1.2.5检测方法取1 g叶片于洁净塑料袋中，加入3 mL PBST（1×PBS，0.5%Tween20，pH值7.4），揉搓塑料袋中的叶片，取汁液进行检测。

往反应杯中加入200 μL提取物，插入试纸条，继续反应5 min，紫外光下肉眼观察结果。

1.2.6试纸条特异性检测采用小西葫芦花叶病毒（ZYMV）、黄瓜花叶病毒（CMV）、烟草花叶病毒（TMV）、番木瓜环斑病毒（PRSV）、南瓜花叶病毒（SqMV）、烟草环斑病毒（TRSV）、甜瓜坏死斑点病毒（MNSV）和黄瓜绿斑驳花叶病毒（CGMMV）作为特异性检测的参照，测试方法同上。

1.2.7稳定性检测将试纸条放在37 ℃下7 d，每天检测阳性样品，观察其稳定性。

1.2.8与胶体金试纸条灵敏性对比试验采用40 nm胶体金参考Frens的方法[6]制备胶体金试纸条。用PBST按8、16、32、64、128倍稀释同一份阳性样本，分别用胶体金和荧光颗粒试纸条进行检测。

2结果与分析

2.1单克隆抗体的效价

间接酶联法测定小鼠腹水抗体效价为1 ∶1 000 000。

2.2抗体的最佳浓度

将单抗梯度稀释后，分别取50、100、150、200、250、300 μg单抗溶液与50 μL的1 mg/mL纳米颗粒偶联，用BCA蛋白检测试剂盒检测偶联后上清中抗体的浓度，取上清中抗体浓度刚好升高的前1个浓度为最佳抗体用量。本试验确定150 μg与50 μL颗粒共价偶联为佳。

2.3荧光纳米颗粒试纸条制备的最佳条件

通过对检测线和质控线包被条件等条件进行优化，最终确定最佳免疫层析体系：随着二抗包被浓度的增加，检测线的亮度也逐渐增加，在达到1.5 mg/mL后亮度不再明显增加，因此确定检测线的最佳包被条件为1.5 mg/mL的二抗。图1为优化后的检测线；随着二抗包被浓度的增加，质控线的亮度也逐渐增加，在达到2.5mg/mL后亮度不再明显增加，因此确定质控线的最佳包被条件为2.5 mg/mL的二抗。图2为优化后的质控线。

2.4特异性

用制备的荧光纳米颗粒试纸条检测黄瓜绿斑驳花叶病毒、小西葫芦花叶病毒等9种植物病毒的阳性样本，除黄瓜绿斑驳花叶病毒外，其余均无交叉反应。典型试验结果如图3所示。

2.5稳定性试验

将试纸条放在37 ℃下7 d，检测不同浓度的阳性样品，观察其稳定性。试验结果证实，试纸条在37 ℃下放置7 d，灵敏性没有明显降低，表明其稳定性较好。

2.6灵敏度对比试验结果

2.6.1胶体金试纸条的制备随着单抗-胶体金偶联物添加量的增加，检测线和质控线的信号越来越强，添加量在0～6 μL之间时，信号强度明显增强，6 μL以上信号强度依然会增强，但是不再明显。考虑到非特异反应等因素，将胶体金的用量定在6 μL。胶体金试纸条典型反应结果如图4所示。

2.6.2灵敏度的对比用PBST倍比稀释同一份阳性样本，分别用胶体金和免疫层析方法进行检测。其中，荧光试纸条用肉眼方式判读，判读结果如表1所示。从表1可以看出，荧光纳米颗粒试纸条的灵敏性高于胶体金试纸条。

表1不同方法灵敏性比较

试纸条类型放大不同倍数后的灵敏性结果4倍8倍16倍32倍64倍胶体金试纸条++---荧光纳米颗粒试++++-纸条（肉眼）注：+表示阳性，-表示阴性。

3结论与讨论

本研究研制的荧光纳米颗粒免疫层析试纸条可以在 10 min 之内得出检测结果，大大快于传统的PCR（1～2 h）、ELISA（1～2 h）等检测方法，提高了检测效率；该方法既适合单份样品的检测，也适合大批量样品的快速检测；该方法对操作者的能力要求不高，操作者只须要经过简单培训就可以独立完成检测工作；该方法不需要大型精密的试验仪器，只需要1台紫外灯就可以了，非常容易开展。与近几年发展较为迅速的胶体金试纸条相比，荧光纳米颗粒中含有多个荧光颗粒，具有良好的发光性能，荧光信号也远远强于传统的标记物质。

黄瓜绿斑驳花叶病毒荧光纳米颗粒检测试纸条的研制成功，为黄瓜绿斑驳花叶病毒的快速检测提供了一个极好的检测方法，便于野外检测的开展，为植物保护工作提供了一把利器，也为其他微生物、病毒等快速检测方法的建立打下了坚实的基础。

参考文献：

[1]Hollings M，Komuro Y，Tochihara H.Cucumber green mottle mosaic virus[J]. Descriptions of Plant Virus，1975，154：4.

[2]李红霞，白静，陈红运，等. 南瓜果实中黄瓜绿斑驳花叶病毒的RT-PCR检测及cp基因序列分析[J]. 植物检疫，2007，21（5）：268-270.

[3]尚海丽，周雪平，吴建祥. 免疫斑点法和免疫捕获RT-PCR检测黄瓜绿斑驳花叶病毒[J]. 浙江大学学报：农业与生命科学版，2010，36（5）：485-490.

[4]邓丛良，黄峰，吕玉峰，等. 实时荧光RT-PCR方法检测黄瓜绿斑驳花叶病毒[J]. 植物检疫，2009，23（4）：29-31.

[5]曹洁，杨翠云，潘卫，等. 番茄环斑病毒单克隆抗体的制备[J]. 微生物学杂志，2007（3）：35-37.

纳米氧化铝颗粒 第4篇

本研究使用了含有疏水疏油基团的氟代烷基硅氧烷和正硅酸乙酯做为硅源, 在三乙醇胺存在的弱碱性条件下, 制备了大小均一、单分散的氟烷基官能化数十纳米级介孔二氧化硅, 并对其合成过程、孔结构及制成薄膜的性能进行了研究。

1 实验部分

1.1 实验原料

正硅酸乙酯 (TEOS, Acros 98%) , 十三氟辛基三甲氧基硅烷 (FAS13, Degussa, 97%) , 甲基三乙氧基硅烷 (MTES, TCL, 98%) , 十六烷基三甲基氯化铵 (CTAC, 天津光复精细化工研究所, AR) , 三乙醇胺 (TEA, 国药集团化学试剂有限公司, AR) 。提取液A1由50g浓盐酸加入到500mL无水乙醇中配成, 离子交换液B1则由10g硝酸铵溶于500mL无水乙醇中配成。

1.2 氟烷基官能化纳米介孔氧化硅颗粒及涂层的制备

将2g 10% TEA水溶液加入到50g 2.5%的CTAC水溶液中, 60℃快速搅拌下迅速加入3.64mL TEOS和0.57mL有机硅源FAS13, 使用相同比例有机硅源MTES样品以及纯TEOS样品做对比, 并分别记作F13、C1和F0。相同温度下继续搅拌20～120min, 冷却后加入50 mL提取液A1。室温下搅拌1h后在9000转/分下离心30min, 弃去上层清液并加入约50mL离子交换液B1, 超声分散20min后加入相同体积的蒸馏水离心分离, 继续水洗离心分离数次后加入A1超声分散, 再加入等量的蒸馏水后离心分离直至充分除去模板剂[6]。纳米颗粒涂层可直接使用刚制备的介孔纳米氧化硅胶粒在K9光学玻璃上以4000转/min速度高速旋涂制得, 在乙腈中浸泡1h后150℃下烘干可得到脱去模板剂的纳米介孔氧化硅涂层。

1.3 表征性能

FTIR分析在Nicolet公司生产的Magna-II 550型红外光谱仪上进行。动态光散射 (DLS) 实验在Coulter公司的N4Plus光子相关光谱仪上进行, 采用氦-氖激光光源, 样品测试温度为298.0K。样品的N2吸附等温线在77 K下由ASAP 2000型吸附仪测定, 测试前样品于120℃下脱气12h。样品的形貌通过德国LEO公司的1530VP型场发射扫描电子显微镜观察。JEM-2010FEF型高分辨透射电子显微镜用于直接观察纳米介孔氧化硅的颗粒形貌、分散性和孔道结构。紫外-可见光谱仪 (UV-3150, Shimadzu) 用于测量薄膜的透过率。

2 结果与讨论

2.1 氟烷基化纳米介孔氧化硅的形成

为了获得粒径小且分布均匀的氟烷基官能化介孔氧化硅颗粒, 本实验中采用了较低的Si/CTAC比率和弱碱三乙醇胺调节体系的pH并作为催化剂。实验中初始的pH在10左右, 约15min开始出现蓝色胶粒, 45min后溶液中的油状物完全消失且体系逐渐变成白色直至2h后形成白色胶粒分散液。图1的动态光散射结果表明胶粒的最可几尺寸由20min的38nm逐渐长大至30min的54nm, 再继续长大至45min的91nm, 之后颗粒的动态光散射粒径变化不大而稳定在92nm左右。继续反应至120min粒径大小依然无明显变化。说明硅源TEOS和FAS13在弱碱性的水溶液中经不断水解缩聚过程沉积于表面活性剂形成的胶束表面, 经过45min后水解和缩聚过程已基本完成, 因此纳米介孔氧化硅颗粒大小基本不再发生变化。

图2为反应45min后经脱除表面活性剂的氟硅烷化纳米介孔氧化硅的FT-IR光谱。从图中可以看出, 1090cm-1处的吸收峰为Si-O-Si的对称伸缩振动, 1145cm-1及1190cm-1处的吸收分别为-CF3和-CF2的C-F键伸缩振动, 745cm-1和648cm-1处则分别出现了C-F键的变形振动以及-CF3的不对称变形振动, 说明氟烷基已经成功引入到纳米介孔氧化硅上。

2.2 氟烷基化纳米介孔氧化硅的形貌与结构

图3a中的SEM结果表明氟烷基改性纳米介孔氧化硅为约30nm大小均一的近球形颗粒, 并且分散性较好, 无明显团聚和其它形貌颗粒出现。TEM结果 (图3b～d) 表明所有的介孔氧化硅颗粒样品均近似球形, 大小为30nm左右。与相同时间下制得样品DLS的结果相比, 电镜的结果较小许多。这是因为DLS依据粒子的运动确定其直径, 不区分颗粒和团簇, 也不区分胶核和界面层, 新生的纳米粒子间通过微弱力的作用形成团簇而使测量的实际结果偏大。但其反映粒子生长和变化的规律却与电镜的结果一致, 故数据可与电镜结果比较研究[9]。氟烷基化样品F13 (图4b) 的电镜颗粒分布相比甲基改性的样品C1和未经官能化的样品F0更加均匀。这是因为在本实验体系中硅源与表面活性剂之比远小于MCM41分子筛的合成过程, 具有长链疏水基团的有机硅源FAS13在反应的过程中能起到一定的表面活性剂的作用, 结果相当于增加了表面活性剂的浓度, 有利于硅源水解缩聚形成更加均一的纳米颗粒。同时嫁接的氟烷基较甲基等具有较低的比表面能, 有利于纳米介孔颗粒在水溶液中形成稳定的分散系。从TEM结果中还可以看出, 纳米氧化硅颗粒上视野稍亮的地方为无序的介孔结构, 但由于长链氟烷基的影响, 样品F13较甲基改性的纳米介孔氧化硅和未有机官能化的样品孔道结构显得不够清晰。

图4为纳米介孔氧化硅的吸附-脱附等温线。根据IUPAC分类标准, 两种有机官能化样品的等温线类似且均呈现IV型, 表明制备的介孔氧化硅都具有典型的介孔特征。但样品的孔容、比表面积大小则与有机官能团有关。由表1中数据可知, C1比表面为705m2g-1, 孔容达到了1.3cm3g-1。而在具有较长链氟烷基官能团的样品F13中, 随着有机基团增大比表面积和孔容均发生下降, 平均孔径也由6.88nm减少到5.82nm。

2.3 氟烷基化纳米介孔氧化硅涂层的增透性能

纳米介孔氧化硅除颗粒中介孔的存在而具有的大孔隙结构, 纳米粒子间堆积亦能形成丰富的孔结构 (SEM结果) 。根据Lorentz-Lorenz公式[10], 大的孔率必然使材料具有低的折射率和超低的介电常数, 将这样的材料制成合适厚度薄膜, 因此可以作为一种理想的光学增透 (减反) 涂层材料。图5即为K9光学玻璃基片上的F13薄膜样品及K9光学玻璃的透过率曲线。单层旋涂法制得的氟烷基官能化纳米介孔二氧化硅薄膜在540nm附近处的峰值透过率为95.2%, 与K9基片相比, 透过率提高了4%, 具有明显的减反效果。说明这种薄膜对光学玻璃具有良好的增透效果, 是一种理想的光学减反涂层材料。

3 结论

以正硅酸乙酯和十三氟辛基三甲氧基硅烷为硅源, CTAC为表面活性剂, 在三乙醇胺存在的碱性水体系中制得的纳米介孔氧化硅颗粒尺度均一、大小为30nm左右。与甲基改性和未经改性的纳米介孔氧化硅颗粒相比, 氟烷基官能化的纳米介孔二氧化硅具有更加优越的分散性和粒度的均匀性, 但长链氟烷基的存在一定程度上减小了孔的比表面、孔容和孔径。使用旋涂方法制备的氟烷基化纳米介孔氧化硅薄膜能明显改善光学玻璃的透光性能, 因此有潜力成为一种优良的光学增透材料。

参考文献

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[9] Moller K, Kobler J, Bein T. [J]. Adv Funct Mater, 2007, 17:605-612.

纳米氧化铝颗粒 第5篇

纳米二氧化钛的改性及光催化氧化烷烃研究

摘要：催化剂的表面结构是影响催化反应的重要因素之一.利用原位红外(In-situ FT-IR)、X射线衍射(XRD)和紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)等现代物理技术考察了热处理改性对纳米 TiO2的表面结构、晶相结构、粒子大小、比表面积和吸光性能的影响,采用In-situ FT-IR光谱着重研究了纳米TiO2催化剂上环己烷光催化降解机制及催化剂的结构特性与催化反应之间的相关性.研究表明,400 ℃条件下热处理纳米TiO2具有最佳光催化活性,适宜的表面结构、晶相结构、吸光能力及晶化度是纳米TiO2光催化剂高催化活性的`主要原因.借助In-situ FT-IR光谱,观察到环己烷氧化的主要产物是CO2和H2O,同时捕捉到了中间产物CO以及乙酸,提出了环己烷光催化降解的可能机理.作 者：马佳彬    李新勇    曲振平   邹龙江    陈永英    Ma Jiabin    Li Xinyong    Qu Zhenping    Zou Longjiang    Chen Yongying  作者单位：大连理工大学环境学院,工业生态与环境工程教育部重点实验室,辽宁,大连,116024 期 刊：环境污染与防治  ISTICPKU  Journal：ENVIRONMENTAL POLLUTION & CONTROL 年，卷(期)：2007, 29(1) 分类号：X7 关键词：纳米TiO2    光催化    环己烷    原位红外    机理   

介孔二氧化硅纳米粒子的制备研究 第6篇

关键词：介孔 二氧化硅 溶胶凝胶法

中图分类号：TQ01 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）12（c）-00-02

介孔材料是多孔材料中的重要组成部分，由于具有较大的比表面积和吸附容量，因此在吸附、分离、催化等领域都具有广泛的应用。根据微观结构的区别，介孔二氧化硅可分为两大类型：一类则是以二氧化硅干凝胶和气凝胶为代表的无序介孔固体，其中介孔的形状不规则但是相互连通。孔形常用墨水瓶形状来近似描述，细颈处相当于不同孔之间的通道。另一类是Back等人[1-2] 于1992年首次报道的M41S（MCM-41，MCM-48，MCM-50）系列的介孔二氧化硅，其结构特点是孔径大小均匀，按六方有序排列，在不同制备条件下，孔径在1.5～10 nm范围内可连续调节。孔形可分三类：定向排列的柱形孔；平行排列的层状孔；三维规则排列的多面体孔。这种合成方法可以得到均一的多孔结构，引起了在多相催化、吸附分离以及高等无机材料等学科领域研究人员的浓厚兴

趣 [3-6]。介孔材料在种类及应用上都得到了蓬勃的发展。

目前合成介孔材料主要采用水热合成法、室温合成、微波合成、湿胶合成法以及相转移法等。介孔材料的合成涉及到诸多的影响因素。比如说，一种模板剂可以合成出多种介孔材料，这就显示了合成过程中胶凝条件所起的重要作用：OH-浓度、投料比、各种原料的溶解度、凝胶老化时间、晶化时间、晶化温度、升温速度以及搅拌速度等都可能成为影响合成结果的因素。而有的合成方法是利用几种模板剂合成出同一种介孔材料。对于这种情况，模板剂相当于体积填充物，对分子筛结构的形成并无至关重要的贡献。

溶胶-凝胶法就是将金属醇盐溶解在有机溶剂中，通过水解聚合反应形成均匀的溶胶（Sol），进一步反应并失去大部分有机溶剂化成凝胶（Gel），再通过后处理，制备成所需材料的化学方法。Stober等人[7]发现用氨水作为硅烷（如四甲氧基硅烷，TEOS）水解反应的催化剂可以控制SiO2粒子的形状和粒径，制备出了粒径较为单一且分散性良好的，直径在50 nm到2 μm的SiO2纳米粒子。SiO2的粒径易受反应物的影响，如水和氨水的浓度、硅酸酯的类型（正硅酸四甲酯、正硅酸四乙酯、正硅酸四丙酯等）、不同的醇（甲醇、乙醇、丙醇、戊醇等）、催化剂的种类（酸或碱）及不同的温度等，对这些影响因素的调控，可以获得各类结构的纳米SiO2[8-9]。

1 实验部分

1.1 实验仪器及试剂

实验仪器：250 mL圆底三颈烧瓶，机械搅拌装置，250 mL量筒，1 mL移液管，恒温水浴锅，透射电镜（TEM）（Tecnai 12，荷兰Philips公司），扫描电镜（SEM）（S-4800，日本，电压15 kV）

试剂：十六烷基三甲基溴化铵（C19H42BrN，CTAB，A.R.，江苏永华精细化工品有限公司），四甲氧基硅烷（C4H12O4Si，TEOS，A.R.，阿拉丁化学试剂有限公司），氢氧化钠（NaOH，A.R.，国药集团化学试剂有限公司），其它试剂均为分析纯并用去离子水配制。

1.2 实验步骤

介孔二氧化硅纳米粒子的合成参考Lai等人的文献[10]：取一定量的CTAB溶于96 mL去离子水，并加入到三颈烧瓶中，再将0.70 mL 2.00 M NaOH水溶液加入并充分混合均匀，将烧瓶放入水浴锅中加热，温度稳定到80 ℃后，将一定量的TEOS逐滴加入烧瓶中，反应在搅拌进行

2 h，体系冷却后过滤得到白色固体，将产物置于在550 ℃的烘箱中煅烧5 h，即可得到介孔二氧化硅纳米粒子。

2 结果与讨论

我们通过上述方法制备得到介孔二氧化硅纳米粒子，会随着CTAB和TEOS的加入量不同而得到不同孔径、不同粒径的产物。当称取的CTAB分别为0.10 g、0.20 g和0.25 g，而固定TEOS为1mL时，分别得到不同的介孔二氧化硅纳米粒子，分别用透射电镜表征如图1所示。用低温氮吸附法测定介孔二氧化硅纳米粒子的比表面积、平均孔径和孔容，具体数据见表1

所示。

从以上的实验数据可以看出，CTAB量的改变几乎不影响介孔二氧化硅纳米粒子的粒径，但是介孔二氧化硅纳米粒子的比表面积会随着CTAB量的增加而增加，相对来说，当CTAB的加入量為0.20 g时，介孔二氧化硅纳米粒子的粒径更均一，平均孔径较小。

另外，我们还讨论了加入不同TEOS量对介孔二氧化硅纳米粒子粒径的影响。固定CTAB为0.20 g，分别向反应体系中加入TEOS为0.5 mL、1 mL和1.5 mL，得到不同粒径的介孔二氧化硅纳米粒子，分别用透射电镜表征如图2所示。用低温氮吸附法测定介孔二氧化硅纳米粒子的比表面积、平均孔径和孔容。具体数据见表2

所示。

由以上两组数据可以看出，随着TEOS量的增加，介孔二氧化硅纳米粒子的粒径成增大趋势，而比表面积成下降

趋势。

3 结语

该文采用CTAB为模版，溶胶凝胶法合成了介孔二氧化硅纳米粒子，制备得到的产物粒径分布较均匀。通过透射电镜和低温氮吸附等表征方法对合成介孔二氧化硅粒子的结构和性能进行了分析，发现CTAB量的改变几乎不影响介孔二氧化硅纳米粒子的粒径，但是介孔二氧化硅纳米粒子的比表面积会随着CTAB量的增加而增加；而随着TEOS量的增加，介孔二氧化硅纳米粒子的粒径成增大趋势，而比表面积成下降趋势。

参考文献

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[2] J.S.Beck，J.C.Vartuli，W.J.Roth，et al.J.Am.Chem.Soc.1992，114：10834.

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[9] 胡兵，蒋斌波，陈纪忠.单分散性SiO2的制备与应用化工进展，2005，6：603.

纳米氧化铝新工艺 第7篇

我国目前对纳米氧化物粉体需求量每年达万吨以上, 主要依赖进口, 国内尚无工业化生产。用化学晶种均匀沉淀法生产的纳米氧化铝、纳米氧化锌是国家高新技术产品, 又称高纯度细微金属氧化物, 其粒径介于30nm~100nm。据技术开发单位江西省华德润精细化工厂总工程师邱万禄介绍, 纳米氧化铝可显著提升皮革、涂料、精细陶瓷以及纳米复合材料的性能, 其特殊用途已引起产业界的高度重视。高档涂料的耐擦洗次数原来只有5000次, 加入纳米氧化铝后, 耐擦洗次数可提高到1万次;以前皮革化工使用普通氧化铝, 皮面易脱落、老化, 产品寿命短, 质量不稳定, 采用纳米氧化铝后产品的抗断裂、韧性、抗老化性增强, 质量提高;在陶瓷生产中, 过去要在1200℃高温下才能得到合格的产品, 加入纳米氧化铝后, 在较低温度下就能获得优质精细陶瓷产品。

据了解, 制备纳米氧化铝的常用方法为溶胶凝胶法和沉淀法, 但国内起步较晚, 目前尚未看到工业化生产的报道。国外生产纳米氧化铝产品主要采用的气相法、激光诱导法存在技术复杂、投资大等不足。虽然我国也有科研人员采用激光法、高频等离子热解法制备纳米氧化铝产品, 但由于成本高、工艺不易控制、粒径分布宽, 难以形成规模生产。成本较低的沉淀法工艺也存在上述问题。

含纳米颗粒的透明隔热涂料 第8篇

含纳米颗粒的透明隔热涂料及其制备方法, 按照如下步骤进行:

1、将5~20份氧化铝、氧化硅、氧化钛、氧化锌、氧化铈、氧化铁、ATO等纳米级粉体浆料和5~40份去离子水加入到50~90份水性丙烯酸乳液中, 用碱液将pH值调节在5.5~9.0之间;

2、将含有纳米氧化物的水性丙烯酸乳液机械搅拌30~60分钟, 并同时加入1~5份的消泡剂、分散剂、流平剂;随后用高速搅拌机搅拌20~40分钟, 最后超声振荡30~60分钟, 即得到含纳米颗粒的透明隔热涂料。

本专利制备了一种含纳米颗粒的透明隔热涂料。纳米颗粒在涂料中分散均匀稳定, 刷涂于玻璃表面后仍保持良好的透光性, 夏天可显著降低建筑室内温度, 冬天有助维持室内较高的温度, 具有显著的实用价值。

该隔热涂料具有以下优点:成本低、制备工艺简单, 得到的透明涂层透光性好, 隔热性能优异;耐久性和耐洗刷性好, 有较好的自洁性, 不易老化;膜层寿命长, 稳定性好, 维护简单, 具有环保节能的经济效益和社会效益。

联系人:黎源

地址:上海市嘉定区平城路606弄36号602室

纳米颗粒的点击修饰及应用 第9篇

关键词：纳米,点击,应用

众所周知, 纳米颗粒应用的一个关键问题是对表面化学的调控, 通过合理的位置、排序和自组装设计完成纳米颗粒的最终应用。目前在调控纳米颗粒表面自组装的方法中, 最为常见的是在金属和金属氧化物表面的单层自组装方法[1,2], 除此之外还有很多基于络合效应的共价修饰方法。然而, 以上方法只能实现小分子、聚合物和生物元素的初步表面修饰。因此, 高效温和的点击化学的引入为纳米颗粒表面修饰的深入化和普遍化做出了突出的贡献。本文介绍了点击化学[3]在纳米颗粒表面修饰的应用, 并着重阐述了修饰后的纳米颗粒在生物和纳米科学领域的应用。

当一种物质被切成越来越小的颗粒时, 纳米尺寸的颗粒会产生不同于原来物质的性能[4]。这种颗粒的结构如果在100 nm级或100 nm以下, 科学家称之为纳米颗粒。随着纳米颗粒尺寸的减小, 表面体积比会变得越来越大。因此, 纳米颗粒的性能会逐渐被量子和界面能所支配, 不再是原来物质的宏观性能。为了保持纳米颗粒和纳米尺寸物质的特有本质性能, 化学家需要控制和了解细胞的吸收和摄取。在纳米医学和纳米分析中, 尤其是细胞吸收和摄取中, 纳米颗粒的应用取决于纳米颗粒界面张力和生物识别效应。

1 有机纳米颗粒

1.1 嫁接高分子复合纳米颗粒

近年来, 不同无机纳米颗粒表面化学聚合物的修饰引起了广泛关注, 导致纳米颗粒核链空间位阻趋于最小化。这些复合颗粒呈现出更优越的可湿性、润滑性和分散性, 该性能在光学、电子学、工程学和生物科学领域得到广泛应用。

利用点击化学把聚合物嫁接到纳米颗粒上有两种方法:嫁入法和嫁出法。在嫁入法中, 叠氮或炔基聚合物被嫁接到相应的官能化纳米颗粒上。例如, 聚苯乙烯 (PS) 或聚丙烯酰胺可以通过Cu AAC反应嫁入修饰Si O2纳米颗粒, 如图1所示[5]。末端炔基的聚苯乙烯通过Cu AAC反应嫁接到Si O2纳米颗粒上, 得到的核链相对密度高达每平方纳米0.37个。除了Si O2纳米颗粒之外, 金[6]、铂[7]、Fe2O3[8]纳米颗粒和碳基纳米材料也可以嫁入不同的聚合物。

除了嫁入法, 嫁出法也能把官能团聚合物嫁接到指定聚合物上, 如图1所示。可逆加成-断裂引发剂首先被点击到Si O2纳米颗粒上, 随后聚合得到目标产物。在嫁入法中, 嫁接密度为每平方纳米0.29条链, 而使用嫁出法的嫁接密度高达0.68条链。更高的嫁接密度能降低单体分子量从而提高其表面扩散性, 而嫁入法中更大的单体分子量却限制了表面扩散。

1.2 聚合物囊泡

聚合物囊泡是两亲性嵌段共聚物经过双分子层自组装形成的大的中空纳米颗粒。与小分子量纳米颗粒对应, 聚合物囊泡的稳定性提高。运用点击反应可以修饰叠氮和炔基聚合物囊泡[9], 也能合成两亲性嵌段聚合物囊泡[10]。

在聚合物囊泡的修饰中, 叠氮两亲性嵌段共聚物经过自组装形成叠氮包衣的囊泡, 随后运用Cu AAC反应和不同炔基衍生物进一步修饰囊泡, 如图2所示。然而, 半数叠氮基位于囊泡内部, 导致叠氮基团理论上只有50%能反应[11]。这种方法也可以运用到混合聚合物囊泡上, 通过Cu AAC反应将炔基聚树脂点击到囊泡表面。由于空间位阻的影响, 叠氮嵌段共聚物比例的增加导致聚合产率降低。而且, 可以观察到聚合物囊泡的变形, 其叠氮两亲性分子含量在40%以上。

Cu AAC反应还能用于合成两亲性双嵌段共聚物囊泡。例如, 两亲性双嵌段共聚物聚异丁烯-聚环氧乙烷可以通过Cu AAC反应合成, 并通过自组装形成囊泡, 如图2。该囊泡外壳能硅化成微米尺寸, 形成多功能压缩硅壳。当光敏偶氮苯通过点击反应引入到聚环氧乙烷嵌段后, 该共聚物在水中的形态从圆柱胶束变为片状胶束并且最终形成300~800 nm的聚合物囊泡。

1.3 胶束和交联纳米颗粒

除了聚合物囊泡, 两亲性嵌段共聚物还能组装成胶束, 它们在载药系统、纳米反应器、纳米模版[12]等领域拥有很大应用潜力。当聚合胶束交叉结合时, 会出现清晰稳定的纳米颗粒。这些交联纳米颗粒的尺寸和其它性能可以通过改变两亲性嵌段共聚物的性能进行调控。两亲性双嵌段聚合物在水溶液组装成的聚合胶束有不同的尺寸 (25~90 nm) , 而三嵌段共聚物能自组装成平均直径在14~160 nm的球形花状胶束。其中, 一种哑铃型三嵌段共聚物在抗癌药物阿霉素纳米颗粒中呈现更高的载药效率, 这说明在p H=7的条件下三相释药比线性模拟拥有更长的释药时间, 大约45天。

Cu AAC反应在聚合交联胶束纳米颗粒的修饰中应用广泛。叠氮或炔基化聚丙烯酸 (PAA) 衍生物和多枝聚酯等能在水溶液中自组装聚合成纳米颗粒。随后, 通过Cu AAC反应使这些纳米颗粒功能化并应用于生物医学。Wooley小组[13]制备了叠氮和炔基化交联胶束纳米颗粒, 如图3 (a) 所示。在该颗粒中, 通过叠氮和炔基偶联引入亲水性的PAA嵌段, 这些功能胶束随后在该外壳上进行酰胺反应从而实现交联形成交联胶束纳米颗粒。在随后的报道中, 叠氮和炔基通过修饰疏水PS嵌段从而引入胶核, 如图3 (b) 所示。而且, 点击功能荧光染料和该颗粒的Cu AAC反应证实了这些官能团的有效性和反应活性。

除了实现纳米颗粒的功能化修饰, Cu AAC反应还用于胶束的交联和聚合纳米颗粒。Wooley小组合成的点击交联体末端叠氮数目从两个增加到16个。如图3 (c) 所示, 只有4条末端叠氮的交联体才能和炔基PAA-b-PS胶束外壳有效交联。这是由于点击交联体的疏水性有效阻止了它与亲水外壳的交联, 但是所有的交联体却能与疏水胶核完全交联。因此, 如图3 (d) 所示, 使用双官能团的交联体通过点击反应与表面炔基的胶束交联能得到核交联胶束。

2 点击纳米颗粒的应用

2.1 在传感器和生物探针方面的应用

高灵敏性和高选择性分析方法学的发展在避免金属离子毒性作用方面起到重要作用。通过Cu AAC反应合成的靶向分子具有更优越的传感性和分散性, 如金纳米探针[14]、半导体量子点[15]、共轭聚合物[16]、磁电荧光纳米颗粒[17]等。

近年来, 发展了具有高选择性和灵敏性的金属纳米比色传感器, 尤其是高吸光性和强距离依赖光学性的金银纳米颗粒成为研究热点。首先, 可点击纳米颗粒, 如上述拥有叠氮和炔基的金纳米颗粒, 能在水溶液中检测到Cu2+离子。如图4所示, 水中的Cu SO4能催化叠氮和炔基化金纳米颗粒和抗坏血酸钠体系 (1∶1) , 红色溶液褪色。即使Cu2+离子浓度低至50μM时, 肉眼也能观察到该现象。不过, 这种方法必须要有抗坏血酸钠存在的条件下才可行[18]。因此, 这种带有Cu2+的比色探针也能用于高选择性检测在葡萄糖、半胱氨酸、多巴胺、硫胺素 (维生素B1) 和尿酸中的抗坏血酸。所以, 这些可点击金纳米颗粒比色传感器广泛应用于分析测定, 而且可肉眼观测无需先进设备。

由于1, 2, 3-三唑环能为金属离子提供结合位置, 所以三唑纳米颗粒也作为比色传感器被用于金属阳离子[19]和阴离子[20]的检测。载有聚乙二醇的被点击金纳米颗粒可检测饮用水中的铅离子[21]。这是由于Pb2+能引起金纳米颗粒聚合进而产生分子间结合, 如图5 (a) 所示。利用类似的理论, 三唑酯修饰的银纳米颗粒也能作为Cd2+的高敏比色传感器[22]。两个银纳米颗粒的三唑环和酯基在金属离子的诱导下成环, 如图5 (b) 所示。而且, 由于Cd2+的大小比其他过渡金属离子与三唑环更匹配, 导致了三唑酯银纳米颗粒的聚合, 如图5 (c) 所示。Co2+也能用类似方法检测, 基于金属络合作用的银纳米颗粒对Co2+的检测灵敏度高达7.010-6mol/L, 比色检测浓度低至1.010-5mol/L。

2.2 在医学领域的应用

分子成像是生物化学、纳米医学、无创诊断疾病领域的研究主题之一, 而且受到了广泛关注。近年来在医学诊断中, 由于聚合纳米颗粒[23]能高效荧光渗透生物薄膜和无创镜像, 因此该纳米颗粒的光学成像应用成为研究热点。

生物分子, 如环肿瘤靶向多肽[24]的超顺磁氧化铁纳米颗粒的Cu AAC反应已经应用于磁共振成像探针。癌细胞能选择性吸收这些功能磁性纳米颗粒, 因此在癌症检测的磁共振成像探针领域拥有应用潜力。而且, 聚合物包衣的点击后氧化铁纳米颗粒还能应用于分子成像。例如, 聚丙烯酸包衣的叶酸氧化铁纳米颗粒就可以通过Cu AAC反应合成[25], 如图6所示。

合成的纳米颗粒可用于成像的亲酯荧光染料胶囊, 而且该颗粒能装载疏水抗癌药物, 如紫杉酚, 从而具有双成像和疗效性能, 应用于疗效诊断学。这些功能纳米颗粒在缓冲溶液中稳定, 具有分子靶向性能光共振成像或磁共振成像, 可以把药物传输到过度表达叶酸受体的癌细胞中, 从而避免没有过度表达这种受体的正常细胞的干扰。

2.3 在催化体系中的应用

具有1, 2, 3-三唑官能团的被点击小分子[26]或聚合物[27]在金属纳米颗粒的稳定和控制中显示出良好性能。这些稳定的贵金属纳米颗粒能有效循环催化有机反应。

Astruc小组最先报道了由聚合物绑定的醋酸铅的Cu AAC反应合成的二茂铁三唑配体。树枝状二价铅配合物最容易在甲醇中还原形成铅纳米颗粒。他们发现零代聚合物由于小尺寸和开放结构不能形成胶囊, 却能形成聚合物稳定的铅纳米颗粒, 如图7 (a) 所示。因此, 利用甲醇或硼氢化钠还原得到的零代铅纳米颗粒要比一代的尺寸大。另一方面, 一代和二代的聚合物能形成很小的聚合铅纳米颗粒胶囊, 如图7 (b) 所示。在烯烃和0.1%mol铅的氢化反应中[28], 这些聚合物稳定纳米颗粒 (DSN) 和聚合物纳米颗粒胶囊 (DEN) 都能作为高效稳定的催化剂。使用甲醇做还原剂合成的DSN和DEN的催化活性比使用硼氢化钠做还原剂合成的高。

3 结论

纳米微颗粒目标追踪癌细胞 第10篇

小鼠身上进行的研究表明将毒性化疗药物包装成纳米微粒, 通过特定方式传递给癌细胞, 其与大范围、高剂量的化疗药物输给方式相比, 前者是更安全、更有效的癌症治疗方式。

纳米微颗粒为类似只靶向给肿瘤供给营养的细胞药物找到了新用途。通过纳米颗粒能制造出更少、更安全的剂量, 将不加选择地杀伤药物转变为精确治疗的“狙击手”。

大卫凯瑞士 (David Cheresh) 是美国加州大学圣地亚哥分校的生物学家, 凯瑞士将药物颗粒注入到饱受肿瘤折磨的小鼠体内时, 小鼠的肿瘤缩小了, 尤其是致命性转移肿瘤 (其导致众多患者死亡) 明显缩小了。

研究人员使用的是阿霉素化疗药物, 是从土壤真菌中发现的, 20世纪50年代研发成功。虽然医生仍然使用阿霉素给患者治疗, 但是为了防止患者出现诸如恶心和心力衰竭的副作用, 医生必须控制低剂量。研究人员将阿霉素分解成纳米微颗粒, 并将其覆盖在粘附于快速分解血管细胞 (供给癌细胞的细胞) 的蛋白质上。颗粒在健康静脉内穿梭, 并在细脉管内积累。阿霉素一旦发现了癌细胞就将血管细胞杀死, 让肿瘤挨饿。

研究人员在携带胰腺癌和肾脏肿瘤 (其扩散到脾脏、肝脏和肺部) 的小鼠身上进行了测试。进行一个多月的治疗后, 与未接受追踪血管配方治疗的小鼠相比, 靶向血管的低剂量阿霉素将原位肿瘤平均缩小了35%, 转移肿瘤缩小了91%。接受强剂量阿霉素治疗的小鼠没有出现心脏问题。

纳米氧化铝的电化学制备 第11篇

电化学方法是利用外加电场作用, 在特定的电化学反应器内, 通过一系列设计的化学反应、电化学过程, 制备出氧化铝的前驱体, 在不同温度下煅烧得到不同晶型的纳米Al2O3。

2实验步骤

2.1以三氯化铝化学纯作为前驱体, 将三氯化铝溶于蒸馏水中, 配成一定浓度的三氯化铝溶液。

2.2将制好的溶液置于电解池中, 磁力搅拌, 在一定初始电压和初始电流密度下, 插人惰性电极电解。

2.3待电流密度降低到一定值时, 溶液为p H=3时得到一清亮的粘滞胶液。

2.4滴加氨水使胶液凝胶化, 用蒸馏水和无水乙醇各洗涤三次, 待除去Cl-离子。

2.5将产品进行冷冻干燥, 或将干燥后的粉体在不同温度下锻烧 (升温速度10℃/min) , 得到不同形态的氧化铝粉体。

2.6在以上实验基础上样品的X射线衍射 (XRD) 测试、激光粒度分析仪测定等表征, 并比较结果。

3实验参数研究及其影响

3.1反应浓度

考查不同浓度的反应溶液对纳米氧化铝的粒径的影响。

3.1.1配制不同浓度的三氯化铝溶液与按比例配制的不同浓度的氨水按步骤添加反应。

3.1.2实验操作与实验现象

3.1.3实验结果

由实验可得, 浓度~的电解溶液适合制备纳米氧化铝。

3.2初始电压大小

3.2.1和上述方法一样, 先配制0.5mol/L的三氯化铝溶液500ml, 每次量取50ml进行实验, 电解浓度为0.5mol/L, 电解时间为1h, 电解p H值为3, 滴加氨水量的比例为1:3, 考查不同的初始电压大小对纳米氧化铝的粒径的影响。

3.2.2实验结果及影响原因

实验可得, 制备纳米氧化铝的适合电压为13~16V。

3.3电解时间

3.3.1和上述方法一样, 每次取已配制好的0.5mol/L的三氯化铝溶液50ml, 电解浓度为0.5mol/L, 初始电压为15V, 电解p H值为3, 滴加氨水量的比例为1:3, 考查不同的电解时间长短对纳米氧化铝的粒径的影响如下:

电解时间:1.5h, 实验现象:粒径较大, 产率低;

电解时间:0.5h, 实验现象:粒径较小, 产率较高;

电解时间:1h, 实验现象:粒径较大, 产率低。

3.3.2实验结果及影响原因

由实验分析得:电解时间过短, 溶液没有电解完全, 形成的纳米氧化铝含量过少。电解时间较长, 使得电解更完全, 形成的凝胶更加粘稠, 纳米粒径小, 产率高。11.5h

实验可得, 溶液电解时间为1~1.5h的中间产物粒径小, 产率高。

3.3煅烧时间和温度

考查煅烧时间和温度的不同对纳米氧化铝的粒径的影响。浓度为0.4~0.6mol/L的三氯化铝溶液、电解电压为13~16V、电解时间为1~1.5h、滴加氨水量比例为1:2.5~1:3、用离心洗涤的方法所得的中间产物在最佳反应条件下进行煅烧和测量。

经热处理后, 粉体粒径有一定程度的增大;经500℃煅烧2h之后, 粉体粒径有一定增大, 并出现了较多团聚体;经950℃处理1h, 粉体粒径进一步增大。煅烧完毕后, 还需进行研磨, 否则粒径大, 达不到预想的结果。

4结语

4.1通过条件实验, 找到电化学制备纳米氧化铝的最佳工艺条件是:

反应浓度:0.4~0.6mol/L;初始电压:13~16V;电解时间:1~1.5h;煅烧温度和时间:500℃2h、950℃1h。

4.2实验表明:电化学制备的纳米氧化铝的粒径大小要比其他的制备方法所得的粒径要细小, 方法简单且容易收集, 产率较高, 因此各个方面的性能也有明显的提高。

4.3以分析纯Al Cl3·6H2O为原料, 采用电解三氯化铝溶液制备氧化铝溶胶, 经冷冻干燥制备了氧化铝的纳米粉体在500℃和950℃分别锻烧2h和1h, 得到了平均粒径为20~60nm的纳米Al2O3。

摘要：本文探究电化学法制备纳米氧化铝的各个反应参数, 确定最适合的反应条件。