一種納米顆粒嵌入鈣鈦礦納米線形成復(fù)合材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種納米顆粒嵌入鈣鈦礦納米線形成復(fù)合材料的制備方法。具體方法包括：首先制備形貌規(guī)則、尺寸均一的納米顆粒；然后將預(yù)先處理的納米顆粒均勻分散在半胱氨酸的水溶液中，向此溶液加入鉛的無(wú)機(jī)鹽即可制備納米粒子嵌入鈣鈦礦前驅(qū)體納米線；在室溫下，向前驅(qū)體納米線加入氫鹵酸和鹵素甲胺鹽的混合溶液，最終形成有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化材料。此方法具備設(shè)計(jì)巧妙，反應(yīng)條件溫和，操作簡(jiǎn)單，產(chǎn)率高且易于大批量制備的特點(diǎn)，使本發(fā)明在制備基于鈣鈦礦的新型雜化納米材料領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利說(shuō)明】
一種納米顆粒嵌入鈣鈦礦納米線形成復(fù)合材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于材料化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種納米顆粒嵌入鈣鈦礦納米線的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾年，有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦材料引起了研究者的研究熱情，最近研究人員對(duì)制備基于鈣鈦礦的納米復(fù)合材料產(chǎn)生了極大興趣，這是由于納米復(fù)合材料具備組成其成分的單一納米材料所不具有的獨(dú)特性質(zhì)。
[0003]在合成基于I丐鈦礦納米復(fù)合材料的研究領(lǐng)域，由于I丐鈦礦材料制備條件與多數(shù)納米顆粒的合成條件差別較大不易采用“一鍋法”合成，現(xiàn)有的文獻(xiàn)報(bào)道都是以分步合成然后經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單物理混合的方式實(shí)現(xiàn)的，這種方法制備的復(fù)合材料隨著時(shí)間延長(zhǎng)兩相材料很容易分離，導(dǎo)致復(fù)合的性能大大衰減，而且納米材料自身嚴(yán)重的團(tuán)聚現(xiàn)象也使不同種納米材料在物理混合時(shí)很難保證混合的均勻性，進(jìn)而大大的影響了復(fù)合效率，無(wú)法真正體現(xiàn)復(fù)合材料的優(yōu)勢(shì)。所以基于鈣鈦礦材料的納米復(fù)合材料的合成目前仍是一個(gè)挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種納米顆粒嵌入鈣鈦礦納米線形成復(fù)合材料的制備方法。該方法能夠?qū)崿F(xiàn)納米顆粒嵌入鈣鈦礦納米線進(jìn)而形成一體化的納米復(fù)合材料，克服了物理混合容易導(dǎo)致的材料分相問(wèn)題，確保了復(fù)合材料長(zhǎng)期使用的性能穩(wěn)定性，同時(shí)該方法具有反應(yīng)條件溫和，操作簡(jiǎn)單，易于大批量制備的特點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明提供一種納米顆粒嵌入鈣鈦礦納米線形成復(fù)合材料的制備方法，技術(shù)方案如下:
[0006]步驟I:制備形貌規(guī)則、尺寸均一的納米顆粒；
[0007]步驟2:對(duì)納米顆粒進(jìn)行表面處理；
[0008]步驟3:將預(yù)處理過(guò)的納米顆粒分散在半胱氨酸的水溶液中，向此溶液加入鉛的無(wú)機(jī)鹽即可室溫制備納米顆粒嵌入有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦前驅(qū)體納米線；
[0009]步驟4:納米顆粒嵌入有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦前驅(qū)體納米線在氫鹵酸和鹵素甲胺鹽存在下室溫原位轉(zhuǎn)變?yōu)榧{米顆粒嵌入有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦納米線。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1所制備的尺寸為23納米的納米顆粒透射電鏡圖。
[0011]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1所制備的尺寸為23納米的納米顆粒經(jīng)過(guò)表面處理后的透射電鏡圖。
[0012]圖3為本發(fā)明實(shí)施例1所制備的尺寸為23納米的納米顆粒嵌入有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦前驅(qū)體納米線的透射電鏡圖。
[0013]圖4為本發(fā)明實(shí)施例1所制備的尺寸為23納米的納米顆粒嵌入有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦納米線的透射電鏡圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。這些實(shí)施例應(yīng)理解為僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。在閱讀了本發(fā)明記載的內(nèi)容之后，基于本發(fā)明的原理對(duì)本發(fā)明所做出的各種改動(dòng)或修改同樣落入本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0015]實(shí)施例1:
[0016]準(zhǔn)確稱取50mg聚乙二醇溶于15mL氯仿中，再向此溶液中加入30mL分散有5mg尺寸為23納米的納米顆粒的氯仿溶液，室溫?cái)嚢?4h;加入環(huán)己烷離心得聚乙二醇表面修飾的納米顆粒，將此納米顆粒分散于20mL溶有12mg(0.1mmol)半胱氨酸分子的去離子水中，再向此溶液中加入ImL的0.1M的三水合醋酸鉛的去離子水溶液，反應(yīng)體系產(chǎn)生大量納米顆粒嵌入的有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦前驅(qū)體納米線，離心得到白色固體，后將產(chǎn)物分散在1mL異丙醇溶液中。最后取ImL此前驅(qū)體納米線的異丙醇分散液，在劇烈攪拌下迅速加入溶解有0.5g碘甲胺和50uL氫碘酸的30mL異丙醇溶液，室溫反應(yīng)2h，離心得到有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化復(fù)合材料。
[0017]實(shí)施例2:
[0018]準(zhǔn)確稱取50mg聚乙烯吡咯烷酮溶于15mL氯仿中，再向此溶液中加入30mL分散有5mg尺寸為2納米的納米顆粒的氯仿溶液，室溫?cái)嚢?4h;加入環(huán)己烷離心得聚乙烯吡咯烷酮表面修飾的納米顆粒，將此納米顆粒分散于201111^溶有611^(0.051111]101)半胱氨酸分子的去離子水中，再向此溶液中加入1mL的0.1M的氯化鉛的去離子水溶液，反應(yīng)體系產(chǎn)生大量納米顆粒嵌入的有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦前驅(qū)體納米線，離心得到白色固體，后將產(chǎn)物分散在1mL異丙醇溶液中。最后取ImL此前驅(qū)體納米線的異丙醇分散液，在劇烈攪拌下迅速加入溶解有0.5g碘甲胺和50uL氫溴酸的30mL異丙醇溶液，室溫反應(yīng)2h，離心得到有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化復(fù)合材料。
[0019]實(shí)施例3:
[0020]準(zhǔn)確稱取50mg聚乙烯亞胺溶于15mL氯仿中，再向此溶液中加入30mL分散有5mg尺寸為23納米的納米顆粒的氯仿溶液，室溫?cái)嚢?4h;加入環(huán)己烷離心得聚乙烯亞胺表面修飾的納米顆粒，將此納米顆粒分散于20mL溶有12mg(0.1mmol)半胱氨酸分子的去離子水中，再向此溶液中加入ImL的0.1M的硝酸鉛的去離子水溶液，反應(yīng)體系產(chǎn)生大量納米顆粒嵌入的有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦前驅(qū)體納米線，離心得到白色固體，后將產(chǎn)物分散在1mL異丙醇溶液中。最后取ImL此前驅(qū)體納米線的異丙醇分散液，在劇烈攪拌下迅速加入溶解有0.5g碘甲胺和50uL氫碘酸的30mL異丙醇溶液，室溫反應(yīng)2h，離心得到有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化復(fù)合材料。
[0021]實(shí)施例4:
[0022]準(zhǔn)確稱取50mg聚乙烯亞胺溶于15mL氯仿中，再向此溶液中加入30mL分散有5mg尺寸為60納米的納米顆粒的氯仿溶液，室溫?cái)嚢?4h;加入環(huán)己烷離心得聚乙烯亞胺表面修飾的納米顆粒，將此納米顆粒分散于20mL溶有72mg(0.6mmol)半胱氨酸分子的去離子水中，再向此溶液中加入300yL的0.1M的三水合醋酸鉛的去離子水溶液，反應(yīng)體系產(chǎn)生大量納米顆粒嵌入的有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦前驅(qū)體納米線，離心得到白色固體，后將產(chǎn)物分散在1mL異丙醇溶液中。最后取ImL此前驅(qū)體納米線的異丙醇分散液，在劇烈攪拌下迅速加入溶解有
0.5g溴甲胺和50uL氫碘酸的30mL異丙醇溶液，室溫反應(yīng)2h，離心得到有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化復(fù)合材料。
[0023]實(shí)施例5:
[0024]準(zhǔn)確稱取50mg聚乙二醇溶于15mL氯仿中，再向此溶液中加入30mL分散有5mg尺寸為23納米的納米顆粒的氯仿溶液，室溫?cái)嚢?4h;加入環(huán)己烷離心得聚乙二醇表面修飾的納米顆粒，將此納米顆粒分散于20mL溶有24mg(0.2mmol)半胱氨酸分子的去離子水中，再向此溶液中加入ImL的0.1M的硫酸鉛的去離子水溶液，反應(yīng)體系產(chǎn)生大量納米顆粒嵌入的有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦前驅(qū)體納米線，離心得到白色固體，后將產(chǎn)物分散在1mL異丙醇溶液中。最后取ImL此前驅(qū)體納米線的異丙醇分散液，在劇烈攪拌下迅速加入溶解有0.5g碘甲胺和50uL氫碘酸的30mL異丙醇溶液，室溫反應(yīng)2h，離心得到有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化復(fù)合材料。
[0025]實(shí)施例6:
[0026]準(zhǔn)確稱取50mg聚乙烯亞胺溶于15mL氯仿中，再向此溶液中加入30mL分散有5mg尺寸為36納米的納米顆粒的氯仿溶液，室溫?cái)嚢?4h;加入環(huán)己烷離心得聚乙二醇表面修飾的納米顆粒，將此納米顆粒分散于20mL溶有48mg(0.4mmol)半胱氨酸分子的去離子水中，再向此溶液中加入ImL的0.1M的三水合醋酸鉛的去離子水溶液，反應(yīng)體系產(chǎn)生大量納米顆粒嵌入的有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦前驅(qū)體納米線，離心得到白色固體，后將產(chǎn)物分散在1mL異丙醇溶液中。最后取ImL此前驅(qū)體納米線的異丙醇分散液，在劇烈攪拌下迅速加入溶解有0.5g碘甲胺和50uL氫氯酸的異丙醇溶液，室溫反應(yīng)2h，離心得到有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化復(fù)合材料。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種納米顆粒嵌入鈣鈦礦納米線形成復(fù)合材料的制備方法，其包括以下步驟:首先制備形貌規(guī)則、尺寸均一的納米顆粒;然后對(duì)納米顆粒進(jìn)行表面處理;再將經(jīng)過(guò)表面處理的納米顆粒分散在半胱氨酸的水溶液中，向此溶液加入鉛的無(wú)機(jī)鹽即可室溫制備納米顆粒嵌入有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦前驅(qū)體納米線;最后在氫鹵酸和鹵素甲胺鹽存在下形成有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米顆粒嵌入鈣鈦礦納米線形成復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所使用的納米顆粒尺寸介于2納米到60納米。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米顆粒嵌入鈣鈦礦納米線形成復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:對(duì)納米顆粒進(jìn)行表面處理的試劑是聚丙烯酸(PAA)、聚乙烯亞胺(PEI)、3-巰基丙酸、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和聚乙二醇(PEG)中的一種。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米顆粒嵌入鈣鈦礦納米線形成復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所使用的鉛的無(wú)機(jī)鹽為硝酸鉛、醋酸鉛、氯化鉛和硫酸鉛中的一種。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米顆粒嵌入鈣鈦礦納米線形成復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所使用的半胱氨酸與二價(jià)鉛離子的摩爾比變化從20:1到1:20。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米顆粒嵌入鈣鈦礦納米線形成復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所使用的氫鹵酸包括氫氯酸、氫溴酸和氫碘酸中的一種。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米顆粒嵌入鈣鈦礦納米線形成復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所使用的鹵素甲胺鹽包括氯甲胺、溴甲胺和碘甲胺中的一種。
【文檔編號(hào)】B82Y40/00GK106064831SQ201610329937
【公開日】2016年11月2日
【申請(qǐng)日】2016年5月13日 公開號(hào)201610329937.2, CN 106064831 A, CN 106064831A, CN 201610329937, CN-A-106064831, CN106064831 A, CN106064831A, CN201610329937, CN201610329937.2
【發(fā)明人】黃嶺, 楊冰筱, 王修文, 謝娟, 謝小吉, 黃維
【申請(qǐng)人】南京工業(yè)大學(xué)