核壳型有机-无机复合微球的制备与性能研究开题报告

1. 研究目的与意义

在过去二三十年中，材料科学不断地朝着交叉领域的方向发展,研究不再局限于以往传统化合物，而转向有机、无机、高分子以及生物材料的杂化。在众多杂化材料中，核壳材料因其组成、大小和结构排列的不同而具有特殊的光、电和化学等特性，近年来备受科学家的关注。核壳材料一般由中心的核以及包覆在外部的壳组成。核壳部分可由多种材料组成，包括高分子、无机物和金属等。随着核壳材料的不断发展，其定义变得更加广泛。对于核与壳由两种不同物质通过物理或化学作用相互连接的材料，都可称为核壳材料。核壳材料一般为圆形颗粒。包覆在颗粒外部的壳可以改变并赋予颗粒光、电、磁、催化和生物活性等性质，例如，改变粒子表面电荷、赋予粒子功能性、增强表面反应活性、提高粒子稳定性并防止核与外部介质发生物理或化学作用等。随着材料不断向功能化方向发展,设计出不同结构和性能的新材料日益成为关注的焦点，而核壳材料正是顺应了这种趋势如今核壳结构材料已经拓展为化学、物理、生物、材料等诸多科学的交叉领域,并在医药、非线性光学器件、电发光器件以及催化等方面显示出诱人的应用前景。

纳米材料具有特殊结构而表现出独特的性能(如表面效应、量子效应、隧道效应等)，为科技进步提供了新的研究领域。对具有核壳结构的纳米材料的研究已引起众多科学工作者的极大兴趣。核壳结构纳米复合材料是一种由中心的核与包覆在外部的壳通过物理或化学作用相互连接而成。由于其具有外壳与内核材料的性能，又具有不同于核、壳材料的特殊性质，在光、电、磁、催化等领域有着广阔的应用前景。根据核与壳成分的不同可将这类纳米粒子分为有机/无机粉体型和有机/有机型两大类。

无机纳米粒子与聚合物，通过化学键作用或物理作用在纳米水平上复合，可大幅度地提高材料电、磁、光等性能，并可应用于磁记录、光催化、发光材料等领域。利用核壳结构纳米复合粒子的电学性质使纳米复合材料具有导电性，少量的纳米材料就能发挥巨大的性能，如吴海平等用纳米银制成导电胶，电导率提高约6倍。填充型磁记录聚合物核壳结构纳米材料，采用单磁畴针状微粒且不小于超顺磁性临界尺寸的纳米粒子与聚合物复合形成。该复合材料具有单磁畴结构和高矫顽力，尤其利用纳米Υ-fe2o3针状磁粉，可显著提高磁记录密度及信噪比。

2. 研究内容和预期目标

本课题的主要研究内容为设计合成sio2微粒，并对其进行疏水改性，在其表面接枝单一的聚合物来改善其与高分子基体的相容性和分散性制成复合微球，最后将其制成纳米复合材料，具体工作分为以下几部分：

（1）首先利用溶胶-凝胶法以氨水、teos、无水乙醇以及去离子水为原料合成

sio2微粒，并调整各部分原料的用量以得出控制该粒子粒径大小和分散度的方法与限制。

3. 研究的方法与步骤

利用现代科技文献的查阅方法和手段，如internet、网上图书馆、电子期刊等数据库，查阅有关研究核壳型有机-无机复合微球的制备与性能研究方面的科技文献资料，并对文献进行分析、研究。在此基础上拟定出了具体实验方案。

在确定合成路线的基础上，选择具体合成条件，合成出目标微球，通过实验培养动手能力、独立思考问题解决问题的能力和初步的科研素养。

具体合成的基本路线如下：

4. 参考文献

[1]李曦，刘连利，王莉莉.纳米二氧化硅的研究现状及进展[j].渤海大学学报：自然科学版，2006，27(4)：304-308

[2]刘俊渤，臧玉春，吴景贵.纳米二氧化硅的开发与应用[j].长春工业大学学报，2003,

24(4)：9-12

5. 计划与进度安排

（1）2016-3-10~2016-3-22（第一、二周）在查阅文献资料的基础上，写出开题报告。

（2）2016-3-23~2016-6-1（第三周到第十五周）完成合成实验、结构表征及性能测试。

（3）2016-6-2~2016-6-15（第十六到十七周）撰写毕业论文并准备答辩。