含磷阻燃聚酷纳米含磷复合物的制备及其结构性能研究
学号07080502113 密级
北京服装学院
硕士研究生学位论文
题目：含磷阻燃聚酯/纳米复合物的
制备及其结构性能研究
英文题目： STUDIES ON SYNTHESIS OF
FLAME-RETARDANT
PET/NANOCOMPOSITES
AND ITS PROPERTIES
姓名：孙晓凯
专业：材料学
导师：王锐
二〇〇九年十二月
原创性声明
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含磷阻燃聚酯/纳米复合物的制备及其结构性能研究
摘要
本研究采用2-羧乙基苯基次膦酸（CEPPA）为阻燃剂，纳米二氧化硅为添加剂，采用原位聚合法分别制备了一系列不同磷含量的阻燃聚酯；一系列不同纳米二氧化硅含量的聚酯/纳米二氧化硅复合物及一系列不同纳米二氧化硅含量的阻燃聚酯/纳米二氧化硅复合物。
采用傅里叶红外光谱仪、X射线衍射仪、热重分析仪、差示扫描量热仪、极限氧指数仪、垂直燃烧仪、锥形量热仪和Instron万能拉伸机等研究了合成材料的结晶性能、热性能、燃烧性能、力学性能等。研究结果表明：
采用CEPPA与EG预先合成CEPPA-EG的方法，有效的改善了阻燃剂在合成体系里的热稳定性。
在聚酯主链中引入CEPPA对其特性粘数、力学性能影响不大，但样品的极限氧指数（LOI）、T cc随着磷含量的增加而升高，而复合物的T g和T m则随之下降。
在聚酯及阻燃聚酯中添加纳米二氧化硅之后，随其添加量的增加，T cc下降，T g升高，T m变化不大，但其力学性能有所提高，LOI不变或略有降低。
SEM对含纳米二氧化硅复合物的脆断截面表征结果表明，纳米二氧化硅在低含量时分散比较均匀，高含量时容易团聚。
对样品成碳研究结果表明，只加磷元素的聚酯的炭层不够致密连续，难以达到理想的隔绝热量和氧气效果；加入纳米二氧化硅之后，能形成比较好的连续致密的炭层，可以达到隔绝热量和氧气的效果。
关键词：CEPPA；聚酯；二氧化硅；力学性能；阻燃性；热性能
Studies on Synthesis of Flame-retardant Ploy(ethylene
terephthalate)/Nanocomposites and its Properties
Abstract
In this study, a series of flame-retardant polyester and a series of PET / nano-silica compound, a series of flame-retardant polyester / nano-silica complex with 2 - carboxyethyl phosphonic acid phenyl (CEPPA) as flame retardants, nano-silica as additive, were synthesized by in-situ polymerization.
The crystallization properties of composite materials, thermal performance, combustion characteristics, mechanical performance were studied by using Fourier transform infrared spectrometer, X-ray diffraction, thermal gravimetric analysis, differential scanning calorimeter, limiting oxygen index instrument, Cone Calorimeter, Vertical Burning Instrument and INSTRON universal tensile machine to. The results as follows:
The thermal stability of the flame retardant system during synthesis process were improved by previous synthesis of CEPPA and EG.
The viscosity characteristics and mechanical properties are not affected by adding CEPPA. While by increasing of phosphorus, the limiting oxygen index (LOI), Tcc of the composites increase, Tg and Tm of the composites drop.
Tm of the composites does not affected by adding silica. While by increasing of phosphorus, Tcc of the composites drop, Tg of the composites increase, LOI keep unchanged or drop slightly.
Brittle fracture cross-section of composites characterization by Scanning Electron Microscope (SEM) show that the nano-silica with low content distributes more evenly in the composite, while nano-silica with high content tend to reunion.
The polyester with phosphorus only show loose and discontinuous property by observe the carbonization of the sample, which is negative for good thermal and oxygen blockage. With the adding of silica, thermal and oxygen blockage properties are improved a lot.
Key words: CEPPA; polyester; silica; mechanical properties; flame retardant; thermal properties
目录
摘 要......................................................................I Abstract...................................................................II 引 言. (1)
1 文献综述 (2)
1.1 研究的背景和意义 (2)
1.2 聚酯材料燃烧过程 (2)
1.3 阻燃剂及其阻燃作用机理 (4)
1.3.1 阻燃剂及其基本要求 (4)
1.3.2 阻燃剂分类 (4)
1.3.3 阻燃剂的作用机理 (5)
1.3.4 卤系的阻燃机理 (6)
1.3.5 有机磷系阻燃剂的阻燃机理 (6)
1.4 纳米阻燃 (7)
1.4.1 高分子纳米复合材料的制备方法 (8)
1.4.2 高分子纳米复合材料性能 (9)
1.4.3 聚酯（PET）无机纳米复合材料的研究 (10)
1.4.4 纳米复合阻燃材料 (11)
1.4.5 纳米二氧化硅复合阻燃材料 (12)
1.5 聚酯的阻燃 (12)
1.5.1 阻燃聚酯用阻燃剂 (12)
1.5.2 聚酯的阻燃方法 (14)
1.5.3 聚酯阻燃性能测试方法 (15)
1.6 阻燃聚酯的应用展望及存在的问题 (16)
1.6.1 阻燃聚酯的应用展望 (16)
1.6.2 阻燃聚酯存在的问题 (16)
1.7 本实验的研究目的 (17)
2 实验部分 (18)
2.1 实验原料 (18)
2.2 实验装置与仪器 (18)
2.2.1 实验装置 (18)
2.2.2 实验仪器 (19)
2.3 实验方法 (20)
2.3.1 阻燃剂的预处理 (20)
2.3.2 纳米粉体分散液的制备 (20)
2.3.3 阻燃聚酯的制备 (20)
2.3.4 阻燃聚酯/纳米复合物的制备 (21)
2.3.5 红外光谱分析 (22)
2.3.6 特性粘数[η]测定 (23)
2.3.7 热性能测试 (23)
2.3.8 热稳定性测定 (23)
2.3.9 极限氧指数测试 (23)
2.3.10 电子扫描电镜分析 (24)
2.3.11 力学性能测定 (24)
2.3.12 结晶度测试 (24)
2.3.13 垂直燃烧测试（UL94） (24)
2.3.14 锥形量热测试（Cone calorimeter） (24)
3 结果与讨论 (25)
3.1 阻燃剂的结构与热稳定性研究 (25)
3.1.1 CEPPA-EG的分子结构 (25)
3.1.2 阻燃剂热稳定性分析 (27)
3.1.3 小结 (27)
3.2 特性粘数分析 (27)
3.2.1 阻燃剂对聚酯特性粘数的影响 (27)
3.2.2 纳米二氧化硅对聚酯特性粘数的影响 (28)
3.2.3 纳米二氧化硅对阻燃聚酯特性粘数的影响 (28)
3.3 纳米二氧化硅在聚酯复合物中的分散性研究 (29)
3.4 结晶性分析 (30)
3.4.1 阻燃剂对聚酯结晶性能的影响 (30)
3.4.2 纳米二氧化硅对聚酯和阻燃聚酯结晶性能的影响 (30)
3.5 热性能研究 (31)
3.5.1 阻燃剂对聚酯热性能的影响 (31)
3.5.2 纳米二氧化硅对聚酯与阻燃聚酯热性能的影响 (32)
3.6 阻燃性能研究 (34)
3.6.1 热稳定性研究 (34)
3.6.2 极限氧指数测试 (35)
3.6.3 SEM测试 (37)
3.6.4 垂直燃烧仪测试 (39)
3.6.5 锥形量热仪测试 (40)
3.7 复合物力学性能研究 (43)
3.7.1 阻燃剂对聚酯力学性能的影响 (44)
3.7.2 纳米二氧化硅对聚酯与阻燃聚酯的力学性能的影响 (44)
结 论 (46)
参考文献 (47)
攻读研究生期间发表论文 (51)
致 谢 (52)
引 言
聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）因为具有高模量、高强度及良好的保形性、耐酸性和耐热性等优点，成为合成纤维中产量最大，用途最广的纤维品种。自上个世纪九十年代以来，聚酯和聚酯纤维工业发展迅速，我国已成为世界上第一大聚酯生产国。但由于聚酯的可燃性，容易着火引起火灾，给人民的生命和财产安全造成巨大的损失，从而它在有些领域的应用受到了限制，因此，聚酯的阻燃研究一直是聚酯研究的一个热点，对聚酯工业的发展具有十分重要的意义。
阻燃PET的制备方法主要分为：共混、共聚和后整理。虽然共混改性具有方便、成本低等优点，但阻燃剂的热稳定性低、与PET的相容性较差、阻燃性不能持久，从而阻碍其广泛应用；后整理制备的阻燃PET阻燃效果好，但是耐久性差；随着反应型阻燃剂的开发，共聚改性以阻燃效果明显，耐久性好等优点逐渐成为制备阻燃PET的主要方法。用于PET 共聚阻燃改性的阻燃剂有很多，如硼衍生物、金属氧化物、接枝共聚物、含卤素、含磷化合物等，但主要是卤系和磷系化合物。然而，含氯、溴的阻燃材料在燃烧时易放出具有刺激性和腐蚀性的卤化氢气体，在环保意识愈来愈强烈的今天，卤素阻燃剂的应用将逐渐受到限制。磷系阻燃剂在PET中通过固相的成炭和质量保留机理以及部分气相阻燃机理，不仅降低材料的热释放速率，具有较好的阻燃性，而且也降低腐蚀和有毒气体以及烟的释放量，因而可以克服卤系阻燃剂的许多缺点，日益引起阻燃PET研究者的重视，成为PET
共聚阻燃改性中最主要的改性剂。目前，对共聚法制备的阻燃PET的许多性能、结构参数以及由于阻燃剂的引入对PET的分解机理、阻燃机理、热性能、阻燃PET的成炭机理和炭的形态结构等方面的研究成为改性PET的热点。
1 文献综述
1 文献综述
1.1 研究的背景和意义
近30年来，各类民用和工业用纤维及纺织品的应用领域逐渐扩大，促进了国民经济的发展和人民生活的改善。但由于它的可燃性，在火灾事故中，由纤维纺织品着火所致占有相当大的比例，且造成的损失也越来越严重。因此，世界各发达国家早在60年代就纷纷对纺织品提出阻燃要求，相应地制定了各类纺织品的阻燃标准和法规。同样，我国的阻燃标准和法规也在日趋完善。纺织品阻燃标准和法规的逐步建立和完善，进一步促进了阻燃纺织品的研究、开发和应用，以满足各领域的需求。
聚酯(聚对苯二甲酸乙二酯，PET )纤维具有诸多优点，其纺织品应用广泛，已成为用途最广、耗量最大的品种，因此它的阻燃化更加引起了世界范围的广泛关注，自70年代，阻燃聚酯纤维的研究一直是聚酯研究的一个热点。我国在这方面的研究和应用虽起步较晚，但发展较快，目前我国一些单位已经开发出了或正在竞相研究和开发阻燃聚酯纤维，以提高产品附加值，保护人们的生命财产安全。
1.2 聚酯材料燃烧过程
聚酯材料的燃烧是一个极其复杂的热氧化反应，导致燃烧过程进行的基本要素是燃料、氧气和热量，被形象的称为“三角”关系。在外部辐射热流作用下，高分子材料发生裂解反应，通常情况下，裂解反应可以分为初级裂解反应和深度裂解反应。这些裂解反应生成各种不燃或极易燃烧的气态小分子裂解产物，这些极易燃烧的裂解产物是材料燃烧的燃料，在适宜的温度和氧气浓度下开始燃烧，释放出大量的光和热，这就是燃烧层。产生的热进一步对周围的未燃材料进行高温辐射，从而引发了更大规模的燃烧。在燃烧过程中产生的能量一部分通过辐射和传导散失在环境中，但是另一部分则直接反作用于材料，这部分不断产生的热量供给加热层及燃烧层的热量所需。产物层位于燃烧层顶端，生成的一些固体炭沉积下来，覆盖于裂解层上，另外一些产物以烟和气的形式出现，在燃烧过程中还可能会不断产生一些有毒产物。
有关聚酯材料的燃烧，目前有多种假说。但是一般认为聚合物的燃烧经历了如下四个阶段：
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第一阶段为热引发阶段。来自外部热源（或火源）的热量首先导致聚合物发生相态变化和化学变化。对热塑性树脂而言，热熔化是最明显的相变现象。
第二阶段为聚合物热降解过程。这一过程为吸热反应，当外部热量足以克服聚合物分子内原子间键合能时，聚合物开始降解或热解。一般，聚合物的热降解反应是指按自由基链式反应进行的，这又包括以下四个步骤：
1．链的引发RH………R·+H·
2．链的增长R·+O2………ROO·
RH+ROO·………ROOH+HO·
3．链的支化ROOH………RO·+HO·
2ROOH………ROO·+RO·+H2O
4．链的终止2R·………R-R
R·+HO·………ROH
2RO·………ROOR
2ROO·………ROOR+O2
由此可见，氧的存在是不可缺少的条件。热降解的结果生成气相或固相产物，气、固相产物的组成往往因聚合物类别不同而异。气相产物可能由聚合物、各种易燃烃类及不燃性气体组成。固相炭质残余物可能是交联反应的产物。
燃烧过程的第三个阶段是引燃阶段。热降解阶段产生的可燃性气体与大气中的氧充分混合，当达到着火极限或受外界因素的影响，如火焰、火药、炽热余烬刺激或环境温度足以使可燃性气体自燃，都能诱发燃烧。表面聚合物燃烧的部分热量可通过传导、辐射和对流的方式传向内部的基质聚合物，导致热降解过程的进一步进行并挥发出可燃性气体。如果达到热降解聚合物的部分能量足以保持可燃烧气体挥发，即使移去最初热源（火源），燃烧过程仍将继续进行。显而易见，除外界热源、氧等因素外，聚合物的可燃性与其热降解难易程度，热降解产生气体组成与特征，热降解气体与氧的混合速度、反应速度以及聚合物吸收燃烧所释放热量的速度等因素密切相关。
燃烧的第四个阶段是燃烧的扩散。当燃烧放出的热量足够高，达到周围可燃物的着火点时，燃烧便迅速向周围扩散，形成重大火势。火焰的传播速度取决于燃烧着的物质以及周围可燃物的性质。一般高聚物的燃烧热越大，火焰的传播速度也越大。因此，研究和了解高分子材料的燃烧特点，可以有效预防和控制火灾，也能为高分子材料的阻燃设计提供重要的理论依据[1]。
1 文献综述
1.3 阻燃剂及其阻燃作用机理
1.3.1 阻燃剂及其基本要求
阻燃剂(flame retardant)是用以改善材料抗燃性的物质，即阻止材料被引燃及抑制火焰传播的物质。阻燃剂主要用于天然和合成高分子材料(包括塑料、橡胶、纤维、木材、纸张、涂料等)的阻燃。阻燃材料并非不燃，它们在大火中仍能燃烧，不过它们可防止小火发展成灾难性的大火，减轻火灾的危险。阻燃剂是用于改善材料的抗燃性，即延缓材料被引燃及抑制火焰传播[2]。理想的阻燃剂应该同时满足下述条件：
(1)阻燃效率高，获得单位阻燃效能所需的用量少。
(2)自身无毒或低毒，燃烧分解时不产生有害性气体以及少量的粉尘。
(3)具有良好的热稳定性，满足与基材树脂的加工温度相匹配。
(4)使用时有良好稳定性，不易析出、迁移，使用寿命长。
(5)与阻燃基材的相容性好。
(6)使用后不应过多恶化基材的其他物理、机械及电气等性能。
(7)制造工艺简单，价格低廉。
(8)能在解决基材燃烧性能的基础上，提高其它方面的性能。
实际上能同时满足这些条件的阻燃剂几乎没有，所以选择实用的阻燃剂时应该在保证材料其它方面性能的基础上，尽可能多的考虑这些要求。
1.3.2 阻燃剂分类
阻燃剂的种类繁多，其化学组成、结构及使用方法也各有不同。关于阻燃种类及分类方法，已有文献和专著进行了详细讨论[3,4]。目前，最常使用的阻燃剂有以元素周期表中第Ⅲ族的硼和铝，第Ⅴ族的氮、磷、锑、铋，第Ⅵ族的硫，第Ⅶ族的氯和溴等一些阻燃元素为基础的某些化合物。按化合物的类型，则可分为无机阻燃剂和有机阻燃剂两大类。按所含的阻燃元素来分类，则可分为磷系、卤系、硫系、锑系、硼系和铝镁系阻燃剂。按阻燃剂的使用方法和聚合物中的存在形态，则可分为添加型和反应型两大类，反应型阻燃剂主要是使用带有阻燃元素的单体进行聚合或接枝，使聚合物主链或侧链带有阻燃元素，从而起到阻燃作用。添加型阻燃剂是以物理分散状态与高分子材料进行共混而发挥阻燃作用的[5]。
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1.3.3 阻燃剂的作用机理
随着人们对阻燃材料的越来越重视，阻燃剂、阻燃技术和阻燃材料发展的非常迅速。在研究中发现，对于不同阻燃剂在各种聚合物中阻燃作用是不同的但是无论哪种阻燃剂，要实现阻燃作用，就必须切断燃烧“三角”链的循环。一般认为，阻燃剂对聚合物的阻燃行为主要通过冷却、稀释、形成隔热层和终止自由基链反应等途径来实现的，其中前三种为物理途径，后一种为化学途径。
1) 隔离膜机理某些阻燃剂在高温下可在聚合物表面形成一层隔离膜以隔绝空气，起到阻止热传递减少可燃性气体释放量和隔绝氧的作用从而达到阻燃目的。阻燃剂形成隔离膜的方式有两种：一是阻燃剂热降解产物促进纤维表面脱水炭化进而形成具有阻燃保护效果的炭化层，含磷阻燃剂对含氧聚合物的阻燃作用即是通过此种方式实现的，其原因是含磷化合物热分解最终得到聚偏磷酸或焦磷酸类产物[6,7]，而这些物质是非常强的脱水剂，因而能够促进聚合物的脱水形成炭化层。由于炭化层具有很好的热稳定性和低的导热性，因此具有阻燃保护效果；二是阻燃剂在燃烧温度下分解成不挥发的玻璃状物质[8,9]包裹在聚合物表面起隔离膜的作用，硼系和卤化磷类阻燃剂具有类似特征。
2) 生成不燃性气体机理阻燃剂受热分解出不燃性气体（如水及CO2、NH3、N2、HX 等）将纤维燃烧分解出来的可燃性气体浓度冲淡到能产生火焰浓度以下，使火焰中心氧气供应不足，又由于气体的生成和热对流带走了一部分热量，从而达到阻燃作用。它们的阻燃作用大小顺序是：N2>CO2>SO2>NH3。
3) 冷却机理阻燃剂发生吸热脱水、相变、分解或其它吸热反应降低纤维表面及燃烧区域的温度，防止热降解进而减少可燃性气体的挥发量，最终破坏维持聚合物燃烧的条件，达到阻燃目的。铝、镁及硼等无机阻燃剂颇具代表性。
4) 催化脱水机理阻燃剂在高温下，生成具有脱水能力的羧酸、酸酐等，与纤维基体反应，促进脱水炭化减少可燃性气体的生成。
5) 自由基控制机理有机物在燃烧过程中产生的自由基能使燃烧过程加剧，如能设法捕获并消灭这些游离基，切断自由基连锁反应，就可以控制燃烧，达到阻燃的目的。卤系阻燃剂的阻燃机理属于此类，含卤化合物在高温下裂解成卤素自由基，它与氢自由基结合就中止了连锁反应，减缓了燃烧速度。
对任何一种具体的阻燃剂和聚合物来说，其阻燃作用很难通过以上单一一种阻燃机理实现，常常表现为多种途径的综合协效作用。同时，一些尚未知晓的阻燃机理还有待于进一步的研究发现。
1 文献综述
1.3.4 卤系的阻燃机理
卤系阻燃剂的阻燃机理为捕捉自由基型阻燃，这是指能够阻止燃烧连锁反应的抑制剂。高聚物燃烧时·OH自由基发生连锁反应，是影响燃烧速度的主要因素。该阻燃模式是阻燃剂分解产生的自由基与自由基反应生成水从而抑制·OH自由基的连锁反应，起到阻燃作用[10]。卤系阻燃剂大都属于此模式。
如：含溴阻燃剂→ Br?
Br? + RH →R + HBr?
?OH + HBr →H2O + Br?
1.3.5 有机磷系阻燃剂的阻燃机理
目前的大多数磷系阻燃剂在凝聚相发挥阻燃功效，其中包括抑制火焰，熔流耗热，含磷酸性能的表面屏障，酸脆化成炭，炭层的隔热、隔氧等，但也有很多磷系阻燃剂同时在凝聚相及气相阻燃。
凝聚相阻燃模式主要有成炭作用模式、涂层阻燃模式、凝聚相抑制自由基作用模式。
1) 成炭作用模式[11]
磷系阻燃剂能提高材料的成炭率，特别是对那些含氧高聚物。实际上，磷化合物是一种成炭促进剂，以磷阻燃剂阻燃纤维素时，高温下阻燃剂会分解为磷酸或酸酐，后者可使纤维素磷酰化并释出水，而磷酰化的纤维素则可转变为炭。此时磷阻燃剂的作用主要有：a)生成不燃的水蒸气； b)降低可燃物量；c)炭层的保护作用。在PET及PMMA中，磷阻燃剂可增加材料燃烧后的残留量和延缓挥发性可燃物的逸出，这可能是材料发生了酸催化交联，因而促进了成炭。
2) 涂层阻燃模式
磷也可抑制熏燃，即炭的阴燃，其作用机理可能是炭层表面覆盖有多磷酸（即物理保护作用）和钝化氧化活性中心。例如，即使在材料中加入低至0.1%的磷，也可抑制石墨碳被游离氧气氧化。另外，含磷酸中亲水性基团和含P=O键的结构单元可与材料表面的有氧化倾向的反应点键合。最近的研究指出，磷阻燃剂可降低炭层的渗透性，从而改善其屏障作用。
3) 凝聚相抑制自由基作用模式
已有一些证据表明，一些不挥发的磷阻燃剂在凝聚相具有抑制自由基作用，至少也是拒抗氧化作用。电子自旋共振谱也指出，芳基磷酸酯阻燃剂能清除聚合物表面的烷基过氧自由基，但其机理尚未为人所知。
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气相阻燃模式主要有化学作用模式、物理作用模式。
1) 化学作用模式[12]
挥发性的磷化合物是有效的火焰抑制剂。例如在火焰中，三苯基磷酸酯和三苯基氧化膦裂解成小分子或自由基，他们可使火焰区氢自由基浓度降低，而使火焰熄灭。磷化物所以能起到阻燃作用，是因为磷化物受热时能分解生成偏磷酸或磷酸，偏磷酸在高温作用下聚合生成聚偏磷酸，其反应式为：
R-OP →烯烃 + HO-P-OH
HO-P-OH → HO-P-O-P-……O-P-OH + H2O
而磷酸继而脱水形成焦磷酸，
nH3PO4 →HPO2 +PO? + 其他
PO? + H? → HPO
HPO + H? → H2 + PO?
PO? + OH? → HPO + O?
生成的聚偏磷酸和焦磷酸附着在聚酯纤维表面，促使有机物直接氧化成二氧化碳，减少可燃性气体一氧化碳的生成，从而降低聚酯纤维的燃烧性能。随着热裂解的进行，磷化物在气相中产生游离基HPO·和H·反应，促使磷酸分解→脱水碳化→膨胀，以至游离基的生成，减缓或终止燃烧的链式反应，从而达到阻燃之目的。
2) 物理作用模式
气相阻燃也可通过物理作用模式实现。例如，基于比热容、蒸发热、气相中的吸热解离等因素的气相阻燃就都是物理作用模式，对磷系阻燃剂，至少可通过其蒸发热和比热容在气相阻燃方面有所贡献。
1.4 纳米阻燃
纳米技术是指在0.1～100nm尺寸空间内，研究电子、原子和分子运动规律与特征的高新技术学科。它是在现代物理学与先进工程技术相结合的基础上诞生的，是一门基础研究与应用探索紧密联系的新型科学技术。1990年7月在美国巴尔的摩召开的第一届国际NST会议标志着纳米科学技术的正式诞生。1994年10月，第二届国际NST会议在德国召开，标志着纳米技术已成为材料科学、凝聚态物理化学等领域的焦点。纳米材料是纳米技术的核心，纳米材料的发展对于人们进一步认识材料的本质与性能具有十分重要的价值。科学家们把纳米材料誉为“21世纪最有前途的材料”之一。目前，纳米材料在许多科学领域的应用研究已日渐广泛和深入，其中高分子纳米复合材料的发展在化学材料领域尤其引
1 文献综述
人注意。高分子纳米复合材料是指分散相尺度至少有一维小于100nm量级的高分子复合材料。高分子纳米复合材料根据分散相的特点可以分为高分子/无机纳米复合材料和高分子/聚合物纳米复合材料。由于纳米效应、大的比表面以及强的界面相互作用，纳米复合材料预期比常规复合材料具有更为优异的性能和广泛的应用价值。
1.4.1 高分子纳米复合材料的制备方法
高分子/无机纳米复合材料是高分子纳米复合材料中重要的一类。如果无机填料在聚合物基体中的分散达到纳米尺度，就有可能将无机物的刚性、尺寸稳定性和热稳定性与聚合物的韧性、加工性及介电性能完美地结合起来，获得性能优异的纳米复合材料。目前，聚合物/无机纳米粒子复合材料的主要制备方法主要有以下几种：
(1) 溶胶一凝胶法(Sol-Gel法)
Sol-gel法[13]是指前驱物质(水溶性盐或油溶性醇盐)溶于水或有机溶剂中形成均质溶液，溶质发生水解反应生成纳米级的粒子并形成溶胶，溶胶经蒸发干燥转变为凝胶。从80年代开始用于有机纳米复合物的制备。其过程为用金属烷氧化物或金属盐等前驱物和有机聚合物的共溶剂，在聚合物存在的前提下，在共溶剂体系中使前驱物水解和缩合。此法又分为三种类型：
①前驱物金属烷氧基化合物等的水解和缩聚反应与可聚合单体的聚合反应同时进行，形成互穿网络。这一方法可使一些完全不溶的聚合物靠原位生成而均匀地嵌入到无机网络中；
②前驱物金属烷氧基化合物等在预先制成的非反应性聚合物溶液中，在酸、碱催化作用下，让前驱物水解，形成半互穿网络，再经光化学反应或加热，可聚合的有机基团在无机网络中聚合形成有机相，从而制得聚合物纳米复合材料[14]；
③最直接的方法是在聚合物存在下形成无机相。其过程是将聚合物溶解于适当的共溶剂中，加入金属醇盐或无机盐、水和催化剂，在适当的条件下水解成溶胶。原位完成缩聚反应形成无机相，再经干燥制得纳米复合材料。总的来说Sol-gel法的优势在于从过程的初始阶段就可在纳米尺度上控制材料结构。该法目前存在的最大问题就是在凝胶干燥过程中，由于溶剂、小分子及水的挥发可能导致材料收缩脆裂。
(2) 插层复合法
插层复合法是制备聚合物/无机纳米复合材料的重要方法，许多无机化合物如硅酸盐类粘土、磷酸盐类、石墨、金属氧化物等，都具有典型的层状结构，可以嵌入有机物，通过合适的方法将聚合物插入其中，即可制得聚合物纳米复合材料。插层法又分为二大类：
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1）插层聚合，即先将聚合物单体分散、插层进入层状无机盐夹层中，然后进行原位聚合，利用聚合时放出的大量热量来克服层状无机盐片层之间的库仑力，使聚合物插入到无机盐片层间，从而使无机盐片层与聚合物基体以纳米尺度相复合，按反应类型插层聚合又可以分为插层缩聚和插层加聚二种类型；研究者[15,16]已经运用这种方法作了许多工作。
2）聚合物插层，包括熔融插层[17,18]和溶液插层[19,20]。熔融插层是指聚合物在高于其软化点的温度下进行共混，使聚合物直接插层进入层状无机盐夹层中。溶液插层则是将聚合物借助溶剂插入片层，制得聚合物/无机纳米粒子复合材料。
(3) 共混法
共混法是各种形态的纳米粒子通过各种方式与聚合物混合，这是制备聚合物纳米复合材料最直接的方法。由于纳米粒子具有很大的界面白由能，易发生团聚，因此采用常规的共混法无法制得纳米级复合材料，必须通过化学或物理的方法打开纳米粒子团聚体，将其均匀分散到聚合物基体中，并与其有良好的亲和性。根据共混过程的特点，共混法又分为溶液共混[21]、熔融共混[22,23]和机械共混[24]等方法。鉴于不同材料的特性不同，可能需要采用不同的复合方法。从目前的国内外研究来看，插层复合是当前研究最多的方法，而聚合物/层状硅酸盐复合材料则是这类复合材料的典型。层状硅酸盐之所以引人注目，主要是因为其特殊的结构性能加上原料丰富、价格低廉等因素。目前国内外关于聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料的研究较多集中在增强增韧、阻隔等方面[25,26]。由于纳米层状结构在聚合物中阻隔作用，因此这种层状硅酸盐对于聚合物具有潜在的阻燃性能。关于其阻燃性的研究国内外也有少量的报道，如聚甲基丙烯酸甲酯、酚醛树脂、尼龙6[27,28]等与层状硅酸盐纳米复合物的阻燃研究。由于纳米粒子较少的添加量（一般小于5%）和阻燃的低效性，使得这些纳米复合物的阻燃效果并不理想。尽管如此，但是纳米技术为材料的阻燃研究提供了一个新的思路。
1.4.2 高分子纳米复合材料性能
高分子纳米复合材料兼有纳米粒子自身的小尺寸效应、表面效应、粒子的协同效应和高分子材料本身柔软、稳定、易加工等基本特点，因而具有其他材料所不具备的特别性质：（1）纳米复合材料的高强度、高韧性
普通无机粉体材料对有机聚合物基复合材料有较高的强度、模量，而纳米材料增强的有机聚合物复合材料却有更高的强度、模量，加入量很小（3%～5%质量分数）即可使聚合物的强度、刚度、韧性及阻隔性能获得明显提高。不论是拉伸强度或是弯曲强度，还是拉伸模量或是弯曲模量均具有一致的变化率。在加入与普通粉体相同体积比的情况下，一
1 文献综述
般高出10倍以上。与玻璃纤维增强复合材料的强度、模量相当，但材料的密度小、质量轻。同时纳米材料的粒径越小，其赋予复合材料的强度、模量就越高。
（2）同步增韧增强效应
无机材料具有刚性，有机材料具有韧性，无机材料对有机材料的复合改性，会提高有机材料的刚性，但会降低有机材料的韧性。塑料和橡胶比较而言，塑料具有刚性，橡胶具有韧性，塑料对橡胶的复合改性，会提高橡胶的刚性，但会降低橡胶的韧性；橡胶对塑料的复合改性，在保持橡胶韧性的情况下，难以提高塑料的刚性。这些复合改性，效果往往是单一的，甚至是矛盾的。而纳米材料对有机聚合物的复合改性，却是在发挥无机材料的增强效果的同时，又能起到增韧的效果，这是纳米材料对有机聚合物复合改性最显著的效果之一。
（3）新型功能高分子材料
传统功能高分子材料一般包括化学功能高分子材料、光功能高分子材料、电功能高分子材料、声功能高分子材料和生物医用高分子材料等，基本上都是通过化学反应合成得到的，个别功能高分子材料是复合而来的，但不同程度地破坏了高分子材料的力学性能，它们都具有一定的官能团，或者要赋予一定的官能团，才能表现出来它的功能来。而纳米复合材料是通过纳米材料改性有机聚合物而赋予复合材料新的功能，纳米材料以纳米级水平分散在复合材料之中，没有所谓的官能团，但可以直接或间接地起到具体功能的目的，诸如光电转换、高效催化、紫外屏蔽等。
（4）层状纳米复合材料的阻隔功能
对于插层纳米复合材料，由于聚合物分子链进入到层状物及纳米材料片层之间，分子链段运动受到限制，而显著提高了复合材料的耐热性及材料的尺寸稳定性；层状无机纳米材料在二维方向阻碍各种气体的渗透，从而达到良好的阻燃、气密的作用。
1.4.3 聚酯（PET）无机纳米复合材料的研究
关于PET/无机纳米粒子复合材料的研究已经有了大量的文献报道，这些研究着重考察无机纳米粒子对PET气体阻隔性、结晶性、热稳定性以及力学性能等方面的影响。例如：Frisk等[29]采用在酯交换阶段加入蒙脱土，原位缩聚合成了PET/蒙脱土纳米复合材料，研究表明，这种聚酯纳米复合材料具有优异的气体阻隔性。日本丰田公司的Usuki等[30]将有机粘土分散在水中，然后利用原位聚合方法制备了PET/粘土纳米复合材料。其中水所起的作用是帮助粘土在反应体系中的分散。在这种请况下有利于PET的单体分子插入到有机粘土的片层之间。漆宗能等利用烷基醇胺类插层剂处理天然粘土得到有机粘土，利用原位聚合
北京服装学院硕士学位论文
方法制备了PET/粘上纳米复合材料，并研究了其结晶性能、力学性能和热性能，发现PET/粘土纳米复合材料的结晶速率比PET有明显的提高，半结晶时间只相当于PET的1/3左右；在力学性能和热性能方面，与普通PET相比也分别有不同程度的提高。张国耀等[31]在PET 缩聚过程中加入有机鎓离子修饰处理过的天然蒙脱土，制备了PET/蒙脱土纳米复合材料，证明这种PET/蒙脱土纳米复合材料有很快的结晶速率，不能生成球晶结构，一般只能生成结构不完整的微晶体。徐锦龙等[32,33]采用DSC测试了PET/粘土纳米复合材料的结晶行为。结果表明，有机蒙脱土起异相成核作用，使PET的结晶过程更加复杂，由于有机处理剂参与PET链的反应，特殊的结构有利于成核过程，但对总的结晶速率有一定的影响，结晶速率的提高程度依赖于有机蒙脱土的添加量。
李宏涛等[34]通过熔融共混法制得了聚酯/二氧化硅纳米复合材料，发现以纳米二氧化硅作为PET的成核剂可以显著提高其成核速度和结晶速度。当二氧化硅含量为1.6%时，所得的纳米复合材料的结晶速度最高。
Dilorenzo等[35]通过原位聚合的方法制得了分散良好的PET/CaCO3纳米复合材料。研究发现，采用硬脂酸进行表面处理有利于CaCO3纳米粒子和PET之间形成较强的相互作用，经过硬脂酸处理的纳米CaCO3可以使PET的玻璃化温度和熔融温度提高，并使其热稳定性得到改善。
1.4.4 纳米复合阻燃材料
双金属氢氧化物(LDH)是近年来才新兴起来的一种无卤阻燃剂。是一类阴离子型层状材料，化学组成为附[M1-x2+Mx3+(OH)2]x-Ax-·mH2O，M2+和M3+分另代表二价和三价金属离子，A为层间阴离子。水滑石就是一种代表性的层状双氢氧化物，其组成为
Mg6Al(OH)16CO3·4H2O。LDH受热时在50-200℃失去层间水，300℃以上时层间的碳酸根与羟基脱出，吸热降低基体温度；分解后的固体产物有很大的比表面积和较强的碱性，能吸收材料热分解释放的酸性气体和烟雾起到抑烟消烟的作用。
Lerux和Besse[36]提出将聚合物/LDH纳米复合材料作为一类新型材料，预见其在生物基因工程、阻燃、电化学、催化等领域将起到重要作用。O Leary[37]等人通过有机改性LDH 与极性单体在高速剪切后引发聚合，获得了聚丙烯酸酯/LDH剥离型纳米复合材料，该材料在空气中的热稳定性显著提高。
膨胀石墨(EG)[38]被迅速加热至300℃以上时，可沿晶体结构的C-C轴方向膨胀数百倍，具有优良的膨胀成炭效果，与聚磷酸铵等协效使用具有很好的阻燃效果[39]。Regina等[40]提
1 文献综述
出在聚丙烯膨胀型阻燃体系中采用硅钨酸或4A分子筛作为协效剂能将体系的LOI由30.5%提高到34.5%，使其达到UL-94 V-0级。
Bourbigot等[41]还认为燃烧形成的炭是有晶区的多相结构，晶区由大的聚芳烃分子构成，非晶区由小的聚芳烃分子构成，它们都由降解的聚合物和成炭剂经磷酸化后生成的
P-O-C键相连接。同时，交联点的数目和点间的距离决定了炭的非晶区的大小。在催化剂的作用下，非晶区会变小，生成的炭更为均匀、紧密、柔韧，从而降低了炭的破裂几率，减少了可燃气体的传播。
1.4.5 纳米二氧化硅复合阻燃材料
纳米二氧化硅无论作为阻燃剂或者填料使用，二氧化硅与基体相容性差是其最大缺陷[42]。但采用纳米级二氧化硅均匀分散在聚合物连续相中，可以制备有机聚合物左二氧化硅纳米复合阻燃材料，制备方法有两种；原位聚合法(纳米级二氧化硅直接分散，亦称溶胶一凝胶法)和通过有机硅化合物来制备。因为纳米二氧化硅分子是三维链状结构，表面存在不饱和键及不同键合状态的氢基，能够与聚合物基体发生化学或物理反应，所以不但克服了相容性难题，也改善了填充聚合物的物理力学性能如刚性和韧性等。
二氧化硅粒子在聚合物连续相中实现纳米尺度均匀分散，能够增强聚合物的热稳定性能；纳米级二氧化硅颗粒填充聚合物的玻璃化温度比相应纯聚合物大幅提高；其次，它的加入不影响聚合物的透光性；再者，纳米级二氧化硅提供有效的阻隔功能，能够阻止或者延缓挥发性降解产物的逸出，所俘获的降解产物形成热稳定性较好的残留物和焦炭。
有研究也发现利用磷与硅极佳的阻燃协同效应制备阻燃复合材料[]43。复合材料结构中的磷元素通过“酸诱导脱氢反应机理”促进焦炭生成，在高温度区域，硅在试样表面形成二氧化硅保护层，抑制焦炭热氧化降解反应，阻止或者抑制低温状态下生成的焦炭的质量损失，焦炭生成量也呈现提高的趋势，因此体系的阻燃性能有较大提高。
1.5 聚酯的阻燃
1.5.1 阻燃聚酯用阻燃剂
（1）卤素阻燃剂。卤素阻燃剂是较早被开发用于聚酯的阻燃剂。如Kubokawa等[44]采用四溴丁烷对聚酯纤维进行了阻燃研究，添加量在10.2wt%时，表现出较好的效果。Sato H[45]等研究了十溴类的化合物对聚酯的影响，发现当其与锑系的阻燃剂配合使用时，效果较好。
银纳米粒子的制备及其能测试新
银纳米粒子的制备及其能测试新
毕业论文 论文题目：银纳米粒子的制备及其性能测试
目录 一、前言 (1) 1.1纳米粒子概述 (1) 1.2 纳米粒子的应用 (1) 1.3银纳米粒子概述 (2) 1.4 银纳米粒子的制备方法 (3) 1.5 研究现状 (3) 1.6 研究内容 (4) 二、实验部分 (5) 2.1 实验药品 (5) 2.2 实验仪器 (5) 2.3 实验步骤 (6) 2.3.1 银纳米粒子的制备 (6) 2.3.2 银纳米粒子的表征 (6) 2.3.3 银纳米粒子的电催化活性测试 (6) 3.1 X射线衍射仪表征 (7) 3.3 纳米激光粒度仪测试 (11) 3.4 银纳米粒子的电催化活性测试结果 (12) 四、实验结论 (13) 致谢 (14) 参考文献 (15)
摘要：随着科学技术的进步，银纳米粒子的研究开发也是日新月里的发展起来了。本文尝试了一种制备方法：用电化学还原法，以柠檬酸作为配位剂用电化学工作 溶液制得银纳米粒子。用扫描电镜观察所制得站在一定电流、时间内电解AgNO 3 的产品形貌状态，为松针状的晶体粒子，其粒径在50-100 nm之间，用X射线衍射仪分析了银纳米粒子的晶体结构及样品纯度，纳米粒度分布仪测试得出粒子的大小分布在125-199 nm范围内，并用制得的银纳米粒子修饰碳糊电极，测其C-V 曲线，对其电催化活性进行了初步探索。 关键词：银纳米粒子；电解；制备；表征
Abstract: With the progress of science and technology, the research and development of silver nanoparticles also developed very quickly. This paper attempts a preparation method:electricity chemical reduction method, using citric acid as complexing agent chemical workstation in a certain current, time electrolytic AgNO3solution obtained dendritic silver https://www.wendangku.net/doc/c68224351.html,ing scanning electron microscope observed the product appearance, and it shows pine needle shaped crystal particles, the particle diameter between 50-100 nm, by X ray diffraction analysis the silver nanoparticles on the crystal structure and purity of the samples, nanoparticle size distribution tester that particle size distribution in the range of 125-199nm, and the prepared silver nanoparticles modified carbon paste electrode, measured C-V curve, to conduct a preliminary study of the electrocatalytic activity. Key words: silver nanoparticles;Electrolysis; preparation; characterization
纳米复合材料最新研究进展与发展趋势
智能复合材料最新研究进展与发展趋势 1.绪论 智能复合材料是一类能感知环境变化，通过自我判断得出结论，并自主执行相应指令的材料，仅能感知和判断但不能自主执行的材料也归入此范畴，通常称为机敏复合材料。智能复合材料由于具备了生命智能的三要素：感知功能(监测应力、应变、压力、温度、损伤) 、判断决策功能(自我处理信息、判别原因、得出结论) 和执行功能(损伤的自愈合和自我改变应力应变分布、结构阻尼、固有频率等结构特性) ，集合了传感、控制和驱动功能，能适时感知和响应外界环境变化，作出判断，发出指令，并执行和完成动作，使材料具有类似生命的自检测、自诊断、自监控、自愈合及自适应能力，是复合材料技术的重要发展。它兼具结构材料和功能材料的双重特性。 在一般工程结构领域，智能复合材料主要通过改变自身的力学特性和形状来实现结构性态的控制。具体说就是通过改变结构的刚度、频率、外形等方面的特性，来抑制振动、避免共振、改善局部性能、提高强度和韧性、优化外形、减少阻力等。在生物医学领域，智能复合材料可以用于制造生物替代材料和生物传感器。在航空航天领域，智能复合材料已实际应用于飞机制造业并取得了很好的效果，航天飞行器上也已经使用了具有自适应性能的智能复合材料。智能复合材料在土木工程领域中发展也十分迅速。如将纤维增强聚合物（FRP）与光纤光栅（OFBG）复合形成的FRP—OFBG 复合筋大大提高了光纤光栅的耐久性。将这种复合筋埋入混凝土中，可以有效地检测混凝土的裂纹和强度，而且它可以根据需要加工成任意尺寸，十分适于工业化生产。本文阐述了近年来发展起来的形状记忆、压电等几种智能复合材料与结构的研究和应用现状，同时展望了其应用前景。 2.形状记忆聚合物（Shape-Memory Polymer）智能复合材料的研究 形状记忆聚合物（SMP）是通过对聚合物进行分子组合和改性，使它们在一定条件下，被赋予一定的形状（起始态），当外部条件发生变化时，它可相应地改变形状并将其固定变形态。如果外部环境以特定的方式和规律再次发生变化，它们能可逆地恢复至起始态。至此，完成“记忆起始态→固定变形态→恢复起始态”的循环，聚合物的这种特性称为材料的记忆效应。形状记忆聚合物的形变量最大可为200％，是可变形飞行器
纳米复合材料发展与现状
纳米复合材料发展与现状 201041505118 李少军10材料一班 1 纳米复合材料 超细粒子（或纳米粒子）是指尺度介于原子、分子、离子与块状材料之间，粒径在1～100nm范围以内的微小固体颗粒。随着物质的超细化，产生了块状材料不具有的表面效应、小尺寸效应、量子效应，从而使超细粒子与常规颗粒材料相比具有一系列优异的物理、化学性质。纳米粒子经压制、烧结或溅射组合而成的具有某些特定功能的结构即纳米材料。它断裂强度高、韧性好、耐高温，纳米复合同时也提高材料的硬度、弹性模量、Weibull模数，并对热膨胀系数、热导率、抗热震性产生影响。[1] 纳米复合主要指在微米级结构的基体中引入纳米级分散相。纳米复合材料（复合超微细颗粒）表现出许多与模板核本质不同的性质，如不同的表面组成、磁性、光学性能、稳定性及表面积等。纳米复合材料涉及的范围广泛，它包括纳米陶瓷材料、纳米金属材料、纳米磁性材料、纳米催化材料、纳米半导体材料、纳米聚合材料等。纳米粒子具有很高的活性，例如木屑、面粉、纤维等粒子若小到纳米级的范围时，一遇火种极易引起爆炸。纳米粒子是热力学不稳定系统，易于自发地凝聚以降低其表面能，因此对已制备好的纳米粒子，如果久置则需设法保护，例如保存在惰性空气中或其他稳定的介质中以防止凝聚。纳米材料是物质以纳米结构按一定方式组装成的体系。它是纳米科技发展的重要基础，也是纳米科技最为重要的研究对象。纳米材料也被人们誉为21 世纪最有前途的材料。由于纳米材料本身所具有的特殊性能。作为一种全新性能的先进复合材料，在微电子、信息、汽车、宇航、国防、冶金、机械、生物、医药、光学等诸多领域有极广泛的应用前景。 2 纳米复合材料的分类 研究纳米复合材料的一个重要目的是改进并提高块体材料的性能,或通过结构复合来发现块材料中并不存在的性能或效应。和块体材料相比,纳米复合材料的物理和化学性质将更多地依赖于材料的表面缺陷和量子尺寸效应。目前.纳米复合材料的种类繁多,可分为:固态纳米复合材料和液态纳米复合材料。基质材料对于纳米粒子的结构具有稳定作用;而基质材料的不同,又可将纳米复合材料区分为:无机基纳米复合材料和聚合物基纳米复合材料。聚合物基包括单聚合物、共聚合物和聚合物的混合;无机基则包括玻璃,如多孔玻璃、分子筛、溶胶一凝胶玻璃和陶瓷等。[2]还可根据纳米粒子的物理性质可将纳米复合材料区分为:半导体纳米复合材料、铁电体微晶复合材料、染料分子纳米复合材料、稀土纳米复合材料、金属(合金)纳米复合材料、光学纳米复合材料(非线性、发光、光折变等)、磁性纳米复合材料等。 3 纳米复合材料的制备 3.1 溶胶- 悬浮液混合法
Au_Ag芯_壳复合结构纳米颗粒的制备和表征
Au/Ag芯-壳复合结构纳米颗粒的制备和表征* 闫仕农1,2,王永昌1,郝丽梅1,魏天杰2 (1.西安交通大学理学院现代物理研究所,陕西西安710049;2.中北大学理学系,山西太原030051) 摘要:利用二步液相还原法制备了Au/Ag芯-壳复合结构的纳米颗粒。用T EM对反应液中金离子和银离子的摩尔比分别为1B2和1B1时所制备的Au/ Ag芯-壳复合结构的纳米颗粒的尺寸和形貌进行了表征。其紫外-可见吸收光谱具有2个可区分的吸收带,与纯金和纯银纳米颗粒的光学吸收特性对比后认为:随着反应液中银离子摩尔份数的增加,等离子体共振吸收峰始终位于410nm附近的吸收带为银纳米颗粒的等离子体吸收带;另一个将随之产生蓝移的吸收带为Au/Ag芯-壳复合结构纳米颗粒的等离子体吸收带,蓝移是由于银壳厚度的增加而引起的。 关键词:二步液相还原;Au/Ag芯-壳复合结构纳米颗粒;光学吸收特性;蓝移 中图分类号:O657.3文献标识码:A 文章编号:1001-9731(2005)03-0425-02 1引言 纳米尺度的胶体金、银等贵金属颗粒由于其区别于相应块体材料的突出的催化性质、电磁性质和光学性质受到了相关研究人员的广泛关注[1~4]。特别是由表面等离子体共振(surface plasm on r esonance,SPR)而引起的在可见光范围的强吸收带一直是人们研究的热点[5~8]。近来,具有芯-壳结构的纳米颗粒(如Au/ Au2S、Au/SiO2、Ag/SiO2等)[9~13],由于其光学性质的可剪裁性,开始受到研究者的青睐。本文利用二步液相还原法,通过控制反应液中金离子和银离子的摩尔比,得到了单分散的A u/Ag芯-壳复合结构的纳米颗粒,用透射电子显微镜(T EM)对其结构、形貌和尺寸进行了表征,并对其光学吸收特性进行了分析。 2实验 采用二步液相还原法来制备Au/Ag芯-壳复合结构的纳米颗粒。首先制备金纳米颗粒,即用柠檬酸盐作还原剂,在沸腾的状态下与氯金酸(H AuCl4)溶液持续反应30min后,得到胶体金纳米颗粒,此时反应液的颜色为鲜红色;然后再加入一定量的硝酸银(AgNO3)和柠檬酸盐溶液,在沸腾的状态下,经过20m in后,反应液的颜色变为棕红色,用JEOL JEM-200CX透射电子显微镜在160kV加速电压下,观察到Au/Ag芯-壳复合结构的纳米颗粒,见图1(a)和图2(c)。实验中所有的反应溶液均是用去离子水(>18M8) 配制的。 图1(a)反应液中银离子和金离子的摩尔比为1B2时所制备的Au/Ag芯-壳复合结构纳米颗粒 TEM照片(b)相应的选区电子衍射图 Fig1(a)T EM image of silver-coated gold com posite nanoparticles corresponding to the mole ratio1 B2of Ag ions and Au ions in the reduction so- lution(b)the corr espo nding selected area elec- tro n diffractio n pattern 3结果与讨论 图1(a)和图2(c)是反应液中银离子与金离子的摩尔比分别为1B2和1B1时所制备的Au/Ag芯-壳 复合结构纳米颗粒的透射电镜照片。 图2(c)反应液中银离子和金离子的摩尔比为1B1时所制备的Au/Ag芯-壳复合结构纳米颗粒 T EM照片(d)相应的选区电子衍射图 Fig2(c)T EM image o f silver-coated gold com posite nanopar ticles corresponding to the mo le ratio1 B1of Ag ions and Au ions in the reduction so- lution(d)the corr esponding selected area elec- tr on diffr actio n pattern 图1(b)和图2(d)分别为其相应的选区电子衍射图。在制备的过程中,保持反应液中金离子和银离子 425 闫仕农等:A u/A g芯-壳复合结构纳米颗粒的制备和表征 *基金项目:国家自然科学基金资助项目(60277003) 收稿日期:2004-06-25通讯作者:闫仕农 作者简介:闫仕农(1966-),男,山西太原人,副教授,在读博士,师承西安交通大学理学院现代物理研究所王永昌教授从事纳米材料光学性能的研究。
多级结构银微-纳米晶的制备及其性能
CIESC Journal, 2018, 69(9): 4090-4096 ·4090· 化工学报 2018年第69卷第9期| https://www.wendangku.net/doc/c68224351.html, DOI：10.11949/j.issn.0438-1157.20180214多级结构银微-纳米晶的制备及其性能 聂士东1, 3，李江涛2，张志颖1，刘云1，刘春艳1 （1中国科学院理化技术研究所光化学转换与功能材料重点实验室，北京 100190； 2中国科学院理化技术研究所功能晶体与激光技术重点实验室，北京 100190；3中国科学院大学，北京 100049） 摘要：采用液相还原法，通过调控氧化剂硝酸银与还原剂抗坏血酸的摩尔比例制备出具有多级结构的花状及枝状银微-纳米晶，考察了反应介质对形貌及尺寸的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、表面增强拉曼光谱(SERS)、紫外-可见(UV-Vis)漫反射光谱等方法，对样品的形貌、微晶结构、光学及催化性能进行了研究。结果表明：花状及枝状多级结构银微-纳米晶均具有面心立方晶体结构，且(111)晶面为主要曝露晶面；表面增强拉曼光谱表明花状及枝状银微-纳米晶为基底时均表现出优异的表面增强拉曼效应；微结构上的差异使枝状银在紫外-可见漫反射光谱上352 nm处有较强的吸收峰；在银催化硼氢化钠还原4-硝基苯酚的实验中，多级结构枝状银表现出最优良的催化活性。 关键词：制备；多级结构；银；形貌；表面增强拉曼；催化 中图分类号：O 69 文献标志码：A 文章编号：0438—1157（2018）09—4090—07 Synthesis and properties of hierarchical structure silver micro-nanocrystals NIE Shidong1, 3, LI Jiangtao2, ZHANG Zhiying1, LIU Yun1, LIU Chunyan1 (1Key Laboratory of Photochemical Conversion and Optoelectonic Materials, Technical Institute of Physics and Chemistry(TIPC), Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China; 2Key Laboratory of Functional Crystals and Laser Technology, Technical Institute of Physics and Chemistry(TIPC), Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China; 3University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China) Abstract: The flower-like and dendritic silver micro-nanocrystals with multi-stage structure were prepared by liquid phase reduction method by adjusting the molar ratio of oxidant silver nitrate to reducing agent ascorbic acid. The effects of reaction media on the size and morphology of silver crystallite was investigated. The morphology, crystal structure, optical and catalytic properties of the products were studied by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), surface enhanced Raman scattering spectroscopy (SERS) and UV-Vis reflectance spectroscopy (UV-Vis). The XRD results show that both the flower-like and dendritic silver micro-nanocrystals have face-centered cubic crystal structure, and (111) plane is the dominant crystal plane exposed on the surface of Ag crystals. The SERS surveys show that the hierarchical structure Ag micro-nanocrystals are excellent substrates for SERS. The UV-Vis diffuse reflectance spectra shows that the dendritic silver has a strong absorption peak at 352 nm because of the finer microstructure. The catalytic reduction experiment of 4-nitrophenol by sodium borohydride on the silver crystals reveals that the dendritic silver shows excellent catalytic activity. Key words: preparation; hierarchical structures; silver; morphology; SERS; catalysis 2018-02-27收到初稿，2018-04-04收到修改稿。 联系人：刘春艳。第一作者：聂士东(1980—)，男，博士，助理研究员。 基金项目：国家自然科学基金项目(21273256)。 Received date: 2018-02-27. Corresponding author: Prof. LIU Chunyan, cyliu@https://www.wendangku.net/doc/c68224351.html, Foundation item: supported by the National Natural Science Foundation of China (21273256). 万方数据
银纳米粒子的合成
银纳米粒子的合成及其表征 一、实验目的： 1. 掌握银纳米粒子的合成原理和制备方法。 2. 掌握TU-1901紫外-可见分光光度计的使用方法并了解此仪器的主要构 造。 3. 进一步熟悉紫外分光光度法的测定原理。 二、实验原理： 纳米粒子是指粒子尺寸在纳米量级（1~100nm）的超细材料。由于其特有的小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应、量子隧道效应等，使其拥有完全不同于常规材料的光学性能，力学性能，热学性能，磁学性能，化学性能，催化性能，生物活性等，从而引起了科技工作者的极大兴趣，并成为材料领域研究的热点。成为21世纪最有前途的材料。 银纳米粒子，因其独特的光学电学性能，得到人们的关注。常用的制备方法分为物理法和化学法。化学法有溶胶-凝胶法、电镀法、氧化-还原法和真空蒸镀法等。本实验中我们利用氧化还原法合成银纳米粒子。银纳米粒子引起尺寸的不同，表现出不同的颜色。由黄溶胶和灰溶胶两种。可用紫外可见光谱表征。根据朗伯－比耳定律：A=εb c，当入射光波长λ及光程b一定时，在一定浓度范围内，有色物质的吸光度A与该物质的浓度c成正比。据此，可绘制校准曲线。并对样品进行测定。本实验我们利用氧化还原法合成黄溶胶，并对其进行表征。 三、试剂和仪器 TU-1901紫外-可见分光光度计，比色管 （1.5mmol/L），王水 硝酸银（1mmol/L），NaBH 4 四、实验步骤：
1、化学还原法制备纳米银： 2KBH4+2AgNO3+6H2O→2Ag+2KNO3+2H3BO3+7H2↑ (反应开始后BH4－由于水解而大量消耗：BH4－+H++2H2O→中间体→HBO2+4H2↑) 还原法制得的纳米银颗粒杂质含量相对较高，而且由于相互间表面作用能较大，生成的银微粒之间易团聚，所以制得的银粒径一般较大，分布很宽。 2、银纳米粒子的合成 1）制备银纳米粒子的玻璃容器均需在王水或铬酸溶液中浸泡，最后用去离子水洗涤几次。 (M=37.85)溶液。 2）配制50 mL 1.5mmol/L的NaBH 4 溶液置于冰浴中，在剧烈搅拌下，逐滴加入2.5 3）取15mL 1.5 mmol/L的NaBH 4 mL 1mmol/L的AgNO 溶液，继续搅拌30 min，制得黄色的银纳米粒子溶胶。 3 3、银纳米粒子的表征和测量 1）紫外可见光谱的表征 1. 启动计算机，打开主机电源开关，启动工作站并初始化仪器。 2. 在工作界面上选择测量项目（光谱扫描，光度测量），设置测量条件（测量波长等）。 3. 将空白放入测量池中，点击基线，进行基线校正。 4. 将合成的银纳米粒子放入样品池，点击开始，进行扫描。确定最大吸收波长。 5. 校准曲线的绘制 配制稀释不同倍数的银纳米粒子溶液（1，2，4，5倍），放入样品池，进行
金、银纳米复合材料基底的SERS检测中的应用
《近代分子光谱法》课程论文 化学化工学院 张卓磊MG1324086
基于金、银纳米复合材料基底在SERS检测 中的应用 Application of the gold, silver nano composite material in SERS detection 摘要： 本文介绍了拉曼光谱发展的历程，简略描述了拉曼光谱的增强机理，根据机理引出了运用纳米技术来增强拉曼信号的纳米材料的制备。在纳米粒子中，金银有序金属纳米壳结构，特别是有序的空心纳米壳和大孔结构，它兼有光子晶体和纳米金属外壳的光学性质，引起了国内外学者们的广泛关注。本文介绍了有序纳米金属外壳材料的制备方法和步骤，主要包括胶体晶体模板的制备、所需的金属外壳的制备，胶体晶体模板拆除这三个步骤，并对每一步的方法和特征进行了描述，且介绍了其在SERS的应用进行了相关介绍。最后展望了这种材料未来的研究方向的前景。 Abstract This paper introduces the development course of Raman spectroscopy, and briefly describes the mechanism of enhanced Raman spectroscopy,so as referance to prepare nano material by using nanotechnology . With gold and silver nanoparticles, ordered nano metal shell structure especially the optical properties of nanometer hollow shell orderly and macroporous structure with photonic crystal and nano metal shell, atracted the great attention all over the would. In this paper, we introduce the method and main processes of fabricating these metal structure which mainly includes preparation of colloidal crystal templates, colloidal crystal template removal of these three steps, methods and characteristics of each step are https://www.wendangku.net/doc/c68224351.html,st but not least,we introduce its introduced in the SERS application. Finally, the future research direction of the material prospect.
银纳米线复合纳米级纤维的制备及性能研究
银纳米线复合纳米级纤维的制备及性能研究 邢明杰逄邵伟丁莉燕陈向阳 (青岛大学,山东青岛,266071) 摘要:研究银纳米线的制备工艺以及银纳米线添加量对聚乙烯吡咯烷酮/银纳米线复合纳米级纤维性能的影响三采用水热反应法制备了银纳米线,通过静电纺丝方式制备了聚乙烯吡咯烷酮/银纳米线复合纳米级纤维三测试了不同反应条件下银纳米线及不同银纳米线含量的复合纳米级纤维的微观形貌二复合纳米级纤维的抗菌性能与光催化性能三结果表明:溶液静置30min后,在180?时水热反应24h,获得的银纳米线形貌较理 想;银纳米线质量分数达到5%时,复合纳米级纤维就具有显著的抗菌性;银纳米线质量分数为8%时,复合纳米级纤维具有较好的光催化性能三认为:聚乙烯吡咯烷酮/银纳米线复合纳米级纤维具有较理想的抗菌性和光催化性能三 关键词:静电纺丝;银纳米线;聚乙烯吡咯烷酮;抗菌性;光催化性能 中图分类号:TS101.92+1 TB383文献标志码:A文章编号:1000-7415(2018)09-0006-05 Pre p aration and Pro p ert y Stud y on Silver Nanowire Com p osite Nanofiber XING Min gj ie PANG Shaowei DING Li y an CHEN Xian g y an g (Qin g dao Universit y,Shandon g Qin g dao,266071) Abstract The influences of silver nanowire p re p aration p rocess and silver nanowire additive amount on p ro p-erties were studied.Silver nanowire was p re p ared with the method of h y drothermal reaction p ol y vin y l py rrolidone/ silver nanowire com p osite fiber was p re p ared b y electrostatic s p innin g.The microto p o g ra p h y of com p osite nanofi-ber with the silver nanowire under different reaction conditions and with different silver nanowire contents were tested.The test results showed that the mor p holo gy of silver nanowires was ideal when it was obtained after the solution was p laced30mins and the h y drothermal reaction was ha pp ened for24h at180?.When the silver nanowire mass fraction in com p osite nanofiber was u p to5%,it had obvious antibacterial p ro p ert y.The com p osite nanofiber with the silver nanowire mass fraction of8%had better p hotocatal y tic p ro p ert y.It is considered that the p ol y vin y l py rrolidone/silver nanowire com p osite nanofiber has better antibacterial p ro p ert y and p hotocatal y tic p ro p ert y. Ke y Words Electrostatic S p innin g,Silver Nanowire,Pol y vin y l py rrolidone,Antibacterial Pro p ert y,Photocat-al y tic Pro p ert y 静电纺丝是通过高压电场的作用使聚合物溶液或熔体流动并发生形态变化,最终形成纳米级纤维集合体三与传统的非织造材料相比,静电纺纳米级纤维集合体具有纤维直径小二比表面积大二孔隙率高等特点,在组织工程,药物稀释,制备吸声二过滤材料和碳纳米管等方面有着广阔的应用前景[1]三近年来,纳米银材料因为其优异的抗菌性[2]二导电性二良好的生物相容性二导热性和催化 性[3],被广泛应用于生物科学二医疗卫生二光电材 作者简介:邢明杰(1964―),男,教授,xm j q du@https://www.wendangku.net/doc/c68224351.html, 收稿日期:2018-04-08料等研究领域三目前制备银纳米线的方法[4]主要有多元醇法二溶剂热(水热)法二电化学法和模板法等,其中水热法凭借操作简单二环保无污染的特点被广泛采用三为了研究反应条件对银纳米线生长的影响,扩大纳米银材料的使用范围,本文对银纳米线的制备二抗菌性能和光催化性能进行了研究三 1试验部分 1.1试验原料与仪器 原料:硝酸银A g NO3,天津市风船化学试剂科技有限公司,分析纯;聚乙烯吡咯烷酮(以下简 ?6?Cotton Texti le Technolo gy第46卷第9期2018年9月 =================================================万方数据
银纳米材料的制备
银纳米材料的制备 （矿业学院矿物加工工程080801110265） 摘要为了更好的了解纳米银的制备，主要介绍了纳米银粉的特性、结构和分类；简述了纳 米银的制备方法；纳米银材料研究现状；展望了纳米银研究的发展方向，介绍了其应用领域。 关键词纳米银粉纳米银辐射γ射线电子束 Silver that the material preparation （institute of mining technology mineral processing engineering080801110265） Abstract In order to better understanding of the preparation of radiation,mainly introduces nanometer silver powder characteristics,construction and classification;discussed radiation preparation of method;nm silver of materials research at the present;the direction of the development of nanotechnology research silver, introduced the application domain. Key words nanometer silver powder radiation γ-ray electron beam 前言纳米粒子是指粒子尺寸在1～100nm之间的粒子，具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等特有的性质和功能[1]。金属纳米粒子是指组分相在形态上被缩小至纳米程度(5～100nm)的金属颗粒，这种新型纳米材料，其原子和电子结构不同于化学成分相同的金属粒子。纳米材料是一种新兴的功能材料，具有很高的比表面积和表面活性，例如，纳米银导电率比普通银块至少高20倍，因此，广泛用作催化剂材料、防静电材料、低温超导材料、电子浆料和生物传感器材料等[2]。纳米银还具有抗菌、除臭及吸收部分紫外线的功能，因而可应用于医药行业和化妆品行业[3]。在化纤中加入少量的纳米银，可以改变化纤品的某些性能，并赋予很强的杀菌能力。因此，研究纳米银粉的制备技术具有重要意义。 1 纳米银粉的特性及纳米银的结构 纳米银粉与普通粉相比，由于其尺寸介于原子簇和宏观微粒之间，因此也具有纳米材料的表面效应、体积（小尺寸）效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等许多宏观材料所不具有的特殊的性质[4]。 1.1.1 表面效应 纳米银粉是表面效应是指由大颗粒变成超细粉后，表面积增大，表面原子数目增多造成的效应，纳料银粉的表面与块状银粉是十分不同的。 1.1.2 体积效应 纳米银粉的体积效应是指体积缩小，粒子内的原子数目减少而而造成的效应。随着纳米
纳米复合材料
纳米复合材料的制备及其应用 分析化学饶海英20114209033 摘要：聚合物基复合材料目前已经成为复合材料发展的一个重要方向，它涉及了材料物理、材料化学、有机材料、高分子化学与物理等众多学科的知识。本文主要针对纳米复合材料的制备方法、性能及应用等方面的研究进展情况进行了综述。 复合材料由于其优良的综合性能，特别是其性能的可设计性被广泛应用于航空航天、国航、交通、体育等领域，纳米复合材料则是其中最具吸引力的部分。80年代初Roy等提出的纳米复合材料[1-3]，为复合材料研究应用开辟了崭新的领域。纳米复合材料是以树脂、橡胶、陶瓷和金属等基体为连续相，以纳米尺寸的金属、半导体、刚性粒子和其他无机粒子、纤维、纳米碳管等改性为分散相，通过适当的制备方法将改性剂均匀性地分散于基体材料中，形成一相含有纳米尺寸材料的复合体系，这一体系材料称之为纳米复合材料。由于纳米微粒独特的效应，使其物理和化学性能方面呈现出不同的性能。将纳米材料与复合材料结合起来，所构成的纳米复合材料兼有纳米材料和复合材料的优点，因而引起科学家的广泛关注和深入的研究[4-5,44,45]。纳米复合材料的基体不同，所构成的复合材料类型也不同，如：金属基纳米材料[9-11,43]。陶瓷基纳米材料[12]、聚合物基纳米材料。 近年来发展很快，世界发达国家新材料发展的战略都把纳米复合材料的发展放到重要的位置。该研究方向主要包括纳米聚合物基复合材料、纳米碳管功能复合材料、纳米钨铜复合材料。 1纳米聚合物基复合材料 1.1 纳米聚合物基复合材料的合成进展 在纳米聚合物基复合材料方面，主要采用同向双螺杆挤出方法分散纳米粉体，分散水平达到纳米级，得到了性能符合设计要求的纳米复合材料。较早发展起来的几种聚合物纳米复合材料的制备方法[13-14]有共混法、溶胶-凝胶法(sol-ge1)、插层复合技术(interaction)，可分为插层和剥离(exfoliate)两种技术、原位(in-situ)法、母料法、模定向合成法(template directed)包括化学方法和电化学方法。 声化学合成(sonochemical synthesis)是制备具有独特性能的新材料的有效方法。
石墨烯 银纳米粒子复合材料的制备及表征
第27卷 第1期 无 机 材 料 学 报 Vol. 27 No. 1 2012年1月 Journal of Inorganic Materials Jan., 2012 收稿日期: 2011-04-07; 收到修改稿日期: 2011-06-07 基金项目: 国家自然科学基金(51001007) National Natural Science Foundation of China (51001007) 作者简介: 于 美(1981?), 女, 博士, 副教授. E-mail: yumei@https://www.wendangku.net/doc/c68224351.html, 通讯作者: 刘建华, 教授. E-mail: liujh@https://www.wendangku.net/doc/c68224351.html, 文章编号: 1000-324X(2012)01-0089-06 DOI: 10.3724/SP.J.1077.2012.00089 石墨烯?银纳米粒子复合材料的制备及表征 于 美1, 刘鹏瑞1, 孙玉静2, 刘建华1, 安军伟1, 李松梅1 (1．北京航空航天大学 材料科学与工程学院, 空天先进材料与服役教育部重点实验室, 北京 100191; 2．国家知识 产权局 专利审查协作中心, 北京 100088) 摘 要: 以无毒、绿色的葡萄糖为还原剂, 在没有稳定剂、温和的液相反应条件下, 同时还原氧化石墨和银氨溶液中的银氨离子, 原位制备石墨烯?银纳米粒子复合材料. 采用X 射线衍射、红外吸收光谱、拉曼光谱、扫描电镜和透射电子显微镜对所制备的石墨烯?银纳米粒子复合材料进行了表征. 结果表明: 氧化石墨和银离子在反应过程中同时被葡萄糖还原, 银纳米粒子均匀分布于石墨烯片层之间, 生成的银纳米粒子中大多数存在着孪晶界, 银纳米粒子的大小和分布受硝酸银用量的影响, 在合适的银离子浓度下, 负载在石墨烯片层上的银纳米粒子的粒径分布集中在25 nm 左右; 复合材料中石墨烯的拉曼信号由于银粒子的存在增强了7倍. 关 键 词: 石墨烯; 银纳米粒子; 复合材料; 拉曼光谱 中图分类号: TB33 文献标识码: A Fabrication and Characterization of Graphene-Ag Nanoparticles Composites YU Mei 1, LIU Peng-Rui 1, SUN Yu-Jing 2, LIU Jian-Hua 1, AN Jun-Wei 1, LI Song-Mei 1 (1. Key Laboratory of Aerospace Materials and Performance, Ministry of Education, School of Materials Science and Engi-neering, Beihang University, Beijing 100191, China; 2. State Intellectual Property Office of the People’s Republic of China, Beijing 100088, China) Abstract: Graphene-Ag nanoparticles composites were prepared by one step in situ synthesis method, using nontoxic green glucose as reducer. Graphite oxide and ammoniacal silver ions were reduced at the same time without stabilizing agent under mild reaction conditions of aqueous solution. X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spec-troscopy (FT-IR), Raman spectroscope, scanning electronic microscope (SEM), and transmission electronic electron microscope (TEM) were used to characterize the resulting composites. The results of analysis indicate that graphite oxide and ammoniacal silver ions are reduced by glucose simultaneously. Ag nanoparticles (AgNPs) uniformly dis-tribute in the graphene sheets, and most of AgNPs show twin boundary. The quantity of silver nitrate influences the size and range of sizes of the AgNPs. The range of sizes of AgNPs on the graphene sheets centralizes at 25 nm under a suitable concentration of silver ions. The intensities of the Raman signals of graphene in the composites increase 7 fold by the loaded AgNPs. Key words: graphene; Ag nanoparticles; composites; Raman spectrum 石墨烯?金属纳米粒子复合材料以其在纳米电子学、化学传感器、能量储存、催化等方面的优越性能和潜在应用得到了广泛关注[1-2]. 由于片层间 的范德华力的作用, 石墨烯有不可逆团聚的趋势, 而存在于石墨烯层间的金属纳米粒子正好起到分离邻近石墨烯片层, 防止发生团聚的作用[3-5].
Ag纳米晶颗粒_碳纳米管复合材料的制备与结构研究
第24卷第1期2009年1月 无机材料学报Jour nal of Inor ga n icM aterials V o.l 24,No .1 Jan .,2009 文章编号:1000 324X (2009)01 0122 03 收稿日期: 2008 03 13,收到修改稿日期: 2008 06 05 基金项目: 国家杰出青年基金(60425516);国家重点实验室开放基金(SKL200605SIC )作者简介: 吴永庆(1979 ),男,博士研究生.通讯联系人: 李效民,教授.E m ai:l li xm@m ail.sic .ac .cn Ag 纳米晶颗粒/碳纳米管复合材料的制备与结构研究 吴永庆 1,2,4 ,李效民2,王震遐3,张亦文2,4,夏长泰1,徐军 2 (1.中国科学院上海光学精密机械研究所激光与光电材料实验室,上海201800;2.中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷与超微结构国家重点实验室,上海200050;3.中国科学院上海应用物理研究所,上海201800;4.中国科学院研究生院,北京100049) 摘要:利用热蒸发方法在多壁碳纳米管表面沉积A g 纳米颗粒,XRD 结果显示,Ag 纳米颗粒以晶体形态存在,同时透射电镜分析结果表明,A g 纳米晶颗粒引起碳纳米管横截面形变,从而形成A g 纳米晶颗粒/碳纳米管异质复合材料,这些纳米异质复合材料相互连接,形成网络化分布的结构.关 键 词:碳纳米管;A g 纳米颗粒;制备;结构中图分类号:O 657;O 72 文献标识码:A Research on Fabrication and Structure of Ag Nanoparticle/ Carbon Nanot ubes Co mposites WU Yong Q ing 1,2,4 ,L I X iao M i n 2,WANG Zhen X ia 3,Z HANG Y i W en 2,4,X IA Chang Ta i 1,XU Jun 1 (1.The Laser and Optoel ectronicM aterialR&D Center ,Shanghai Insti tute of Opti cs and F i neM echanics ,Ch i neseA cade m y of Sci ences ,Shanghai 201800,China ;2.State Key Laboratory of H i gh Perfor m ance C era m i cs and Superfi ne M icrostructure ,shanghai Institute of Cera m ics ,Ch i neseAcademy of Sciences ,Shanghai200050,Ch i na ;3.Shanghai Insti tute of Applied Phys ics ,Ch i neseA cade m y of Sci ences ,Shanghai 201800,Ch i na ;4.G raduateUn i versity of t he Chi nese Acade m y of Sciences ,B ei ji ng 100049,Ch i na) Abst ract :Ag nanopartic les w ere prepared on the surface ofm ulti w alled carbon nanotubes(M C NT s)by ther m a l evaporati o n depositi o n at roo m te m perature .The m orpho logy and m icr ostruct u res o fA g /CNTs co m posites w ere characterized by SE M,XRD ,TE M andHRTE M.The m easure m ent resu lts verify the nanocr ystal shape of Ag nanopartic les on the MCNTs .Ag nanopartic l e s are distri b uted even l y on the MCNTs and the density ofAg nanopartic les reaches 1011c m -2 .Ag nanoparticles present round or elli p tical patter ns and the r ound particles have larger d ia m e ter than the elli p tica l ones .The MCNTs are defor m ed at w here Ag nanoparticles gro w,w hich should be attributed to the i n teraction be t w een Ag nanoparticles andMCNTs during the evo l u ti o n .The hetero j u nti o n m aterials are for m ed by the defor m ed M C NT s and as gro wn A g nanoparticles .It is found t h at the hetero j u nti o n m aterials share mutual connecti o ns and constitute a net structure because t h e che m ical bonds bet w een Ag nanoparticles and MCNTs have fi x ati o n on reci p rocal ch i a s m ata MCNTs .The as prepared 0 1di m ensionalm ater i a ls have pro m ising applicati o ns i n sensors ,cata l y sis and optoe l e ctronic dev ices .K ey w ords :carbon nanotube ;Ag nanoparticle ;fabrication ;str ucture 碳纳米管(CNTs)具有特殊的结构、物理和化学性质以及潜在的应用价值,受到了世界各国的广泛关注[1 3].随着全球能源问题进一步突出,燃料电池作为一种清洁、可再生的能源,越来越受到重视.燃料电池的研究工作主要包括催化剂、电极、水处理、新型电池 设计,而获得新型催化剂成为研究的首要热点.目前主要采用贵金属作为催化剂,但成本高,工艺复杂.已有 研究表明,在碳纳米管上沉积Ag 颗粒具有较高的催化特性,可以代替贵金属作为燃料电池中的催化剂. 金属纳米颗粒/碳纳米管复合结构制备的常见方