含有Au纳米粒子的POM/PLLA复合材料的制备(2)

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4. 结论 12

参考文献 12

致谢 14

1. 引言

在纳米材料的发展史中，金属纳米粒子扮演着重要的角色。依旧光辉夺目的中世纪哥特式教堂窗户，公元前四世纪美丽的莱克格斯杯，古印度医药“swarna Bhasma”，这些都得利于金/银纳米粒子的出现。1857年法拉第定向合成“金颗粒”是纳米材料制备合成史中的标志性事件。金属纳米粒子之所以具有如此强大吸引力的一个重要因素是，普通尺度金与金属纳米粒子的电学，磁学，光学和催化性能上有很大区别。

1.1. 金纳米粒子的特性

物质的性质与其粒度有关.。金元素是自然界中稳定存在的元素之一。将块状金不断缩小尺寸至纳米尺度时，此时金粒子拥有很多与众不同的化学物理性质。由于颗粒尺寸变小所引起的宏观物理性质的变化称为小尺寸效应.[1] 其光学、热学和磁学性质会有所改变。而尺寸减小后纳米颗粒的比表面积急剧增大，不可避免的产生强烈的表面效应。因此纳米粒子具有优异的催化性能。科学家在50年代就发现金属纳米粒子能够在适当条件下催化H-H，C-O，C-H和C-C键的断裂。尽管纳米催化剂只限于实验室阶段，但仍然不可否认它具有广阔的应用前景，具有特殊形貌结构的纳米粒子在如废水处理，电池领域都具有潜力成为优良反应催化剂。仍待更加深入的研究和探索。目前对纳米催化剂的研究包括几个方面，一种是在氧化物的多孔衬底下分散金属纳米粒子，以氧化物为载体，另一种即是我们主要探讨的贵金属纳米粒子，金是其中一种。由于这些贵金属原子最外层电子容易与氢，氧形成共价键，使金纳米粒子对还原反应，氧化反应表现出较高的活性。当前已经研究出的贵金属Pt高分散负载在碳纳米管上时，可以较好的催化甲醇的氧化反应。纳米颗粒催化剂也被称为“第四代催化剂”。[2、3]

1.2. 聚合物-金属纳米粒子复合材料的制备方法

金属纳米粒子具有特殊的光学，电学和磁学性能，而聚合物基体具有良好的力学性能，将两者通过一定的方法复合在一起，可以结合两者的优势，得到具有更加优良性能的复合材料。一方面，聚合物基体促进了金属纳米粒子的稳定性和组织固定性。另一方面，金属纳米粒子对聚合物的机械性能和热学行为有重要影响。金属纳米粒子的特殊电学、光学和磁学性能与聚合物的力学性质的协同作用，使得金属—聚合物纳米复合材料表现出特别的性质。正因为如此，含金属纳米粒子的聚合物复合材料才具有多功能性。

制备聚合物-金属纳米粒子复合材料的方法有原位生成法，沉积法，离子注入法，辐射化学法，光照化学法，直接分散法，球磨法等。[2].原位合成的方法颇受欢迎，这种方法的优点是容易实施，而且制得的复合材料中的纳米粒子在聚合物基体内均一分布，原位合成法又分为三种，一种是聚合物和金属纳米粒子在原位同步合成制出复合材料。或者，首先预制备出纳米粒子，单体在纳米粒子周围聚合，得到含有纳米粒子的聚合物复合材料。这种方法经常被用于共轭高分子。第三种是与第二种相反的思路，先得到聚合物，然后通过一定的处理方法使纳米粒子在聚合物基体中形成。这种方法当需要在固态聚合物膜中实现金属纳米粒子均一分布时尤其有效。得到的复合材料可以制成多种形式，如薄膜，纤维。