纳米新型杀菌材料核壳微粒Fe2O3/SiO2的合成研究开题报告

1. 研究目的与意义

纳米氧化铁是近年来研究开发的一类纳米粉体材料,其在着色力、透明性、色度等方面有很大的优势。其成本低廉，环境污染小，抗腐蚀性和稳定性强，且对紫外线具有良好的吸收和屏蔽效应等特点，在催化剂、颜料、印刷油墨行业和造纸行业有着广泛的需求和应用。

但是由于纳米氧化铁在分散体系中非常容易团聚，且稳定性不好，故通常使用表面活性剂对其进行表面改性。用sio₂包裹纳米fe₂o₃后，分散性和稳定性提高，由于其具有小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应，其粒径变小，表面积增大，其防霉抗菌性也相应提高。核壳微粒fe₂o₃/sio₂作为一种新型颜料，加入纸张中可提高纸张的防霉抗菌能力，由于核壳微粒fe₂o₃/sio₂为红棕色且其颜色比一般的氧化铁更加鲜艳，亮丽，可用在装饰纸或者包装纸中。防霉抗菌性能的提高，则可相应的减少其用量以达到同样的防霉抗菌效果。

本研究从制备核壳微粒开始，对核壳微粒制备后进行表征，检测其是否成微球状态，粒径的大小，表面改性的程度。再将其加入到涂料中，对纸张进行涂布，检测其纸张的强度（耐破度、撕裂度、耐折度和抗张强度）和表面印刷强度等指标。最后用涂布完的纸张做防霉抗菌性能的试验，来研究核壳微粒fe₂o₃/sio₂在纸张的防霉抗菌性能。

2. 国内外研究现状分析

纳米复合材料的概念最早是由RustunRoy和Komamenis于二十世纪八十年代提出的。最初的复合材料通常仅限于高分子塑料、橡胶以及结构陶瓷材料等领域，但随着时代的发展和纳米材料的兴起，复合材料已经扩展和延伸到各个材料研究领域中。目前，纳米复合材料己成为纳米材料的重要组成部分。纳米复合材料的性能比纳米材料更为优异，其应用将更为广泛。例如:用聚苯胺和聚毗咯电活性聚合物插入到层状粘土矿物中可以形成金属一绝缘体纳米复合材料，这种复合材料薄膜的导电性具有很高的各向异性，其膜平面内导电性为垂直于膜方向的10^-3-10^-5倍。故许多科学家认为纳米复合材料为21世纪最有前途的材料之一。综观世界发达国家发展新材料的战略，他们都把纳米复合材料的发展放到重要的位置。美国在1994年n月中旬召了国际上第一次纳米材料商业性会议，纳米复合材料的发展和商业化进程是这次会议讨论的重点;德国在制定21世纪新材料发展的战略时，把发展气凝胶和高效纳米陶瓷作为重要的发展方向；英国和日本各自也都制定了纳米复合材料的研究计划。纳米复合材料研究的热潮已经形成。对溶胶-凝胶法制备纳米分体材料的研究也越来越热，研究热点主要为一下三类：第一类是将有机物注入氧化物凝胶连续的微孔里，第二类是氧化物凝胶矩阵中注入有机基团，第三类是将有机盐在溶液中反应形成无机盐。

3. 研究的基本内容与计划

实验选用纳米γ- fe₂o₃颗粒，分散在草酸调过ph的硅烷偶联剂酒精溶液中，对其进行表面改性。

采用正交实验，确定其用量，反应温度，反应时间的最佳条件以获得最大的包覆量，然后再用溶胶-凝胶法制备成核壳微粒fe₂o₃/sio_2。

然后用ftir，sem，粒径分析仪进行表征，确定是否成球以及颗粒的分散性和粒径大小。

4. 研究创新点

用表面改性的纳米氧化铁为种子，运用溶胶凝胶法合成磁性纳米核壳微粒