纳米金属/PVP复合材料的辐照合成与表征

摘要

本文利用紫外光辐照法，分别对含有硝酸银的NVP水溶液和氯化钯的NVP水溶液辐照，使银离子还原为纳米级的银粒子、钯离子还原为纳米级的钯粒子，与此同时NVP单体形成聚合物PVP，从而在无引发剂和还原剂的条件下双原位一步法分别制备出纳米银/PVP、纳米钯/PVP复合材料。并在上述前驱体溶液中加入交联剂N，N-亚甲基双丙稀酰胺（MBA），一步法合成了纳米金属复合水凝胶并进行了修饰银电极应用的研究。 （1）纳米银/PVP复合材料，利用TEM、UV-Vis、FT-IR、XPS和XRD等手段，对其溶液光学性质，粒子形貌及结构特征进行研究分析。TEM表明，纳米银粒子基本为球形，粒径分布较窄，大约在5nm左右。UV-Vis表明，纳米银粒子在425nm处有吸收峰，且峰较窄。FT-IR和XPS结果表明，银原子不仅对PVP的羰基氧存在一定的化学作用，而且通过p-π共轭效应影响到羰基碳原子和氮原子的电子云密度，对羰基碳原子和氮原子也有一定的化学作用，这种作用对纳米银粒子稳定的分散在PVP中起了重要的作用。 （2）使用上述方法对纳米钯/PVP复合材料进行考察。TEM表明，纳米钯粒子在PVP中分散性好、粒径在15nm左右。FT-IR表明，纳米钯粒子和羰基也存在相互作用，但是作用较纳米银粒子弱。XRD表明，纳米钯粒子为面心立方结构晶体，而且钯纳米粒子是晶态的，而且结晶度比较好。XPS表明，纳米钯与PVP有相互作用，作用方式与纳米银相似。 （3）对纳米银/PVP复合水凝胶，研究了它的溶胀率及其温敏性质。结果表明：纳米银/PVP复合水凝胶比PVP水凝胶的溶胀比明显增大，说明纳米银增强了水凝胶的吸水性能；纳米银/PVP复合水凝胶和PVP水凝胶的温敏性比较，纳米银提高了纳米银/PVP复合水凝胶的温敏性。 （4）运用浸渍提拉法制备了纳米金属复合水凝胶修饰银电极，通过扫描电镜和差分脉冲伏安法研究了纳米金属复合水凝胶修饰银电极的表面形貌和对卤素离子（C1-、Br-和I-）的电化学响应。SEM表明，两种水凝胶修饰电极表面均吸附有致密的复合水凝胶层，且纳米金属粒子对复合水凝胶层存在诱导作用；差分脉冲伏安法表明纳米金属/（NVP-MMA）复合水凝胶修饰银电极比裸银电极的活性明显增大，卤素离子浓度在一定的范围内时，卤素离子浓度的对数与还原峰电流呈线性关系。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章综述

1.1 纳米复合材料

1.1.1 纳米复合材料的分类

1.1.2 纳米复合材料的制备

1.2 聚合物基金属纳米复合材料的研究进展

1.2.1 聚合物基金属纳米复合材料

1.2.2 聚合物基金属纳米复合材料的制备

1.2.3 聚合物基金属纳米复合材料的物理化学性能

1.3 纳米复合水凝胶

1.3.1 水凝胶概述

1.3.2 PVP水凝胶的制备

1.4 NVP的性质

1.4.1 NVP的物理性质

1.4.2 NVP的化学性质

1.5 PVP的性质

1.6 论文的研究目的、内容和创新点

1.6.1 研究目的

1.6.2 研究内容

1.6.3创新点

第二章 纳米银/PVP和纳米钯/PVP复合材料的制备与表征

2.1 实验部分

2.1.1 实验原料

2.1.2 实验仪器

2.1.3 纳米银/PVP与纳米钯/PVP复合材料的制备

2.2 纳米银/PVP与纳米钯/PVP复合材料的表征

2.2.1 NVP单体转化率的测定

2.2.2 银离子与钯离子转化率的测定

2.2.3 粘度的测定

2.2.4 高分辨透射电子显微镜表征

2.2.5 傅立叶红外光谱表征

2.2.6 X射线衍射表征

2.2.7 X射线光电子能谱表征

2.3 紫外光辐射聚合还原原理

2.3.1 紫外光可聚合体系的组成

2.3.2 紫外光引发聚合原理

2.3.3 纳米银/PVP与纳米钯/PVP复合材料的紫外光聚合还原机理

第三章纳米银/PVP的结果与讨论

3.1 NVP单体转化率的影响因素

3.1.1 辐照时间对单体转化率的影响

3.1.2 NVP含量对单体转化率的影响

3.2 银离子转化率的影响因素

3.2.1 紫外光辐照时间对银离子转化率的影响

3.2.2.AgNO3 浓度对银离子转化率的影响

3.3 复合物溶液粘度的影响因素

3.3.1 NVP含量对粘度的影响

3.4 纳米银的形貌分析

3.5 纳米银/PVP复合物的结构分析

3.5.1 XRD衍射分析

3.5.2 FT—IR分析

3.5.3 XPS分析

3.6 复合物溶液的光学性质

3.7 小结

第四章纳米钯/PVP的结果与讨论

4.1 钯离子浓度对NVP单体转化率的影响

4.2 纳米钯的形貌分析

4.3 FT—IR分析

4.4 XRD衍射分析

4.5 XPS分析

4.6 小结

第五章 纳米银/PVP复合水凝胶

5.1 前言

5.2 实验部分

5.2.1 实验原料

5.2.2 实验仪器

5.2.3 水凝胶的合成

5.3 水凝胶的性能测试

5.3.1 水凝胶平衡溶胀时间和平衡含水量的测定

5.3.2 水凝胶的温敏性质

5.4 结果与讨论

5.4.1 平衡溶胀时间的测定

5.4.2 平衡含水量的影响因素

5.4.3 水凝胶的温敏性质

5.5 小结

第六章纳米金属/P(NVP—MMA)复合水凝胶修饰电极的制备与电化学性质

6.1 前言

6.2 实验部分

6.2.1 实验原料

6.2.2 实验仪器

6.2.3 纳米金属/P(NVP—MMA)复合水凝胶修饰银电极的制备

6.2.4 电化学试验方法

6.2.5 扫描电镜表征

6.3 纳米金属/P(NVP—MMA)水凝胶修饰电极的结果与讨论

6.3.1 扫描电镜

6.3.2 卤素离子的电化学响应

6.3.3 电极的重现性及稳定性

6.4 小结

第七章总结

参考文献

致谢

作者简介及读研期间发表的文章