peg／vxg納米復(fù)合材料的新研制方法

1、4 2材 料 工 程 ／ 2 0 0 1年 3 期 P E G／ VX G 納米 復(fù)合 材 料 的新研 制方 法 Ne wMe t h o df o rP r e p a r a t i o no fP EG／ VXGNa n o c o mp o s i t e余 晴春 ，黃海 燕 ，朱 沁偉 ，吳益華 ( 上海 交通 大學(xué)化 學(xué) 系 ，上海 2 0 0 2 4 0 )YU Qi n g — e h u n—HUANG Ha i

2、— y a n，Z HU Q[ n — we i ，W U Yih u a( De p a r t me n to fCh e mi s t r y，S h a n g h a iJ i a o t o n gUn i v e r s i t y，S h a n g h a i2 0 0 2 4 0 ，Ch i n a )摘要 介紹 了一種新 的制備聚合物／ 無機(jī)層狀化 合物 納米 復(fù)合材料的方法 ，即用 多釩酸作引 發(fā)劑 ，在制備

3、五氧化二釩 干凝膠 的同時 ． 將聚乙二醇嵌 入到五氧化 二釩的層狀 結(jié)構(gòu)中去 ， 該方 法簡單實用 r 而且可 以通過控鋪聚 乙二醇的量來 控鋪納米復(fù)合材料 的層間距 ，為更好地 了解 和控 制納米復(fù)臺 材料 的界面結(jié)構(gòu)提供 了～條新 思路 。實驗 表 明，P E G／V X G納米復(fù)合 材料保持了 VX G 的層狀 結(jié)構(gòu) ， 同時增加 了三 維方 向的有序性 - 且隨著 P E G含量 的增大 ， 層間距 增大。關(guān)鍵詞 ：五氧化二釩

4、干凝膠 {聚乙二醇 ；納米復(fù)合 中國分 類號 ：TB 3文獻(xiàn)標(biāo)識碼 ：A文章編號 ：1 0 0 1 — 4 3 8 1( 2 0 0 1 )0 3 — 0 0 4 2 — 0 3A b s t r a c t ：An e wme t h o df o rp r e p a r a t i o no fP E G／ VX Gn a n o c o mp o s i t ew a si n t r o d u c e d ．Us i n g

5、d e e a —v a n a d i ca c i da si n i t i a t o r ，P E G wa si n t e r c a l a t i n gi n t ot h el a y e r so fV2 Ojwh i l eVXG wa sf o r m i n g ．Th el a y e r e dd i s t a n c ec a nb ec o n t r o l l e db yt h ec o

6、 n t e n to fP E G．Th i si san e wj d e af o rs t u d i n gt h ei n —t e r r a c eo fn a n o c o m p o s i t e ． Th ee x p e r i me n ts h o wst h a tP EG／ VXG n a n o c o mp o s i t ek e e p st h eI a y e rs t r u c t

7、u r eo fVXG a n di n c r e a s e st h el a y e r e dd i s t a n t eb u td e c r e a s e st i l eo r d e r e dz o n e ．Ke ywo l d s ： v a n a d i u m o x i d ex e r o g e l ； p o l y e t h y l e n eg l y c o l ； n a n o

8、 c o mpo s i t e聚 臺 物與 層狀 無 機(jī) 物形 成 的納 米 復(fù)合 材 料 是 近 年來 研究 的熱 點 將 聚合 物嵌入無 機(jī) 物主 體制備 復(fù)合 物通常 有先 聚合 ， 后 嵌 入 ! ； 邊 嵌入 ， 邊 聚合n ] ； 先嵌 入 ，后 聚臺 三種方 法 。對 一般 聚 合物而 言 ，因其 分 子較 大 ，直 接將 聚合 物嵌 入到無 機(jī)物 的層狀 結(jié)構(gòu) 中 比較 困難 ；而對 于水溶 性 的聚合物 ，則 可

9、以采 用此 方法 。將水溶 性 的 聚合物 與 V： 0水溶 液共混 ， 蒸 發(fā)溶劑 后 可得復(fù)合 物 。 這種 方 法可 以方 便地 改變 兩者 的 比例 ，在 一定 范圍 內(nèi) ．人 為調(diào)節(jié)層狀 無 機(jī)物 間的聚合 物 含量 但 在形 成 復(fù)合物 過 程 中 ，必須 在室 溫緩慢 地脫水 ，這一 步非 常慢 但 又不 能通過 升 溫的方法 來促 進(jìn)反應(yīng) ，因為 溫度 的升高 會促 使 聚合 物與 無機(jī)物 骨架 間 的電子交 換 、使原

10、 本 暗 紅色 的復(fù)合 物 變綠 ，破 壞 了層 狀結(jié) 構(gòu) 。本 工 作介 紹 了一種 新 的 復(fù)合 方法 ，即用 溶 膠 凝 膠 法 制 備凝 膠 的 同 時將 聚 合物 嵌入 ．該 方法 簡單 實 用 ，僅需 四到五個 小時 ，且可 大批 量地 制備 并 在此 基礎(chǔ) 上 ，對本 方法制 備 的聚乙二 醇 ( P E G)和五 氧化 二釩 干凝膠 ( VXG)的納米 復(fù)合 材料 ( P E G／ VX G) ．用 I R．X RD．S

11、 E M 等手段 ，進(jìn) 行 了分 析 與表 征 1實驗 爾 比充分混合 ，再 滴加 適量 的多釩 酸 作引發(fā) 劑 ，整個 溶 液迅速凝 膠 ， 經(jīng) 5 0C干燥 三天后 ，即得 P E G／ VX G的 納米 復(fù)臺膜 。 用 K B r 壓 片 ， 在 P e r k i n — E l me r9 3 0分 光式 紅外 光譜 儀 ( 德國 P E公 司 ) 上 測試 。 D／ MAX — I II ^ 型全 自動 x射線 衍射 儀 ，

12、 石墨 單色 器 ， 銅靶 測量 范 圍 ( 2 日 ) 從 1 O 。 ～7 O。 用 s 一 2 15 0型 電子掃 描顯 微鏡 ( 日本 日立公 司 )進(jìn) 行觀 察 。2 結(jié) 果 與討 論 2 ． LI R 分 析 P E G／ VX G 的紅外譜見 圖 l在 P E G／ V XG復(fù) 合 材 料 中． 五 氧 化 二 釩 層 狀 主 體 的 主 要 吸 收 峰 1 0 0 9 c m， 7 5 9 c m ． 5 1 3 c

13、m 依然存 在 ， 只是 略有偏 移 。說明 五氧化 二釩層 狀主體 基本 保持 完整 ， 五 氧化二 釩 與 聚 乙 二 醇 并 未 發(fā) 生 反 應(yīng) 和 顯 著 的 電 子 遷 移 。1 0 9 0 c m峰對應(yīng) 于聚 乙二醇 的 吸收 ，隨 聚 乙二 醇 含量 的增加強(qiáng)度增大。譜圖中水峰非常明顯 ， 說明在夾層 中有大 量的水 分子存 在 ，與復(fù) 合物 有較 強(qiáng)的 吸水性 相 吻合 2 ． 2x RD 分 析 VX G 與復(fù) 合物

14、 的 X R D 圖如 圖 2所示 。圖 2 b ～d與 圖 2 a相 比．可 以發(fā) 現(xiàn) 都存 在 著 0 0 1將 五氧 化 二 釩 的水 溶 液 與聚 乙二 醇按 一定 的 摩 峰 ， 說 明在 P E G 嵌入后 ， 層 狀結(jié) 構(gòu) 并沒有 破壞 ， 并且 維普資訊 http://www.cqvip.com d 4材料 工 程 ／ 2 0 0 1 年 3期 P E G： V2 Os ( mn l a rr a t i o 1匿 3

15、VXG 層 l b j 距 與 P E G 臺 量 的 關(guān) 系 Fi g3Re l a t i on s h i pb e t , & , e e nb a ? Id it a l i c edI 1 dma l a rr ㈣ to fP EG L 1VX(產(chǎn) 生 的不 同區(qū)域 。水溶 性 的 聚乙二醇 大分 子與五 氧化 二 釩膠 束可 以相互連 接 成 骨架 而形 成 空 間 網(wǎng)狀結(jié) 構(gòu) 并在骨架結(jié)構(gòu) 的孔隙中充滿液體．

16、這就是膠體化學(xué) 中研 究 的膠凝作 用 ． 所 以不 會 出現(xiàn)相分 離 這也 與 xR D的 分析 吻合 ． P E G 的加 入 ．使 復(fù)合物在 三維方 向的有 序 度增 加 但是 ．聚 乙二 醇 含量越 大 ，需加 入的 多釩 酸越 少 ．這樣 復(fù)合 物 比純 的五 氧化二釩 干凝 膠在層 狀 排 列 的 無 序 度 增 加 3 結(jié) 論 實驗 采用 了一種 新的 制備 聚合物 ／ 無機(jī) 層狀 化臺 圖 4VXG 和 P E G／ V

17、X(? 【 P E G、 ：I l l( V2 ( - ) s )= 1： 1納米 復(fù) 合物 的 掃 描 電鏡 照 片 Fi gS EM ) 』VX( ，a ndPEG — VXt ? P EGji nr V： O ) = 11物 納米 復(fù)合材 料的方 法 ，即用 多釩 酸作 引發(fā)劑 ．在制 備 五氧 化二 釩干凝腔 的 同時 將 聚 乙二 醇嵌人 到五 氧 ? ? ? ? ? ? ?化二 釩 的層狀 結(jié)構(gòu) 中去 ，該 方法 簡

18、單 實用 可 以在一 rL 柱 第 4 1百定 的范 圍 內(nèi)調(diào) 控 P E G／ VX G 復(fù)合 的摩爾 比 ． 從而 來控 制納 米復(fù)合 材 料的層 問距 ，為更好 地 了解 納米復(fù) 合材 一 ．。． 磨 球表 面涂層 是 由純鋁 粉末 冷焊 于軎球 表面 料 的界面結(jié) 構(gòu) 提 供 了一條 新 思 路 。實 驗 表 明 ，P E G／?? 曼的 層 苧 誓擴(kuò) 散 ．夏 麓生 了 啦的 P E G加 了 三 維 方 向 的 有

19、序 性． 且 隨著 含量 的增 大 ， 層 ? ? ～? ～ ? ¨工 蚺 。間距增 大 原則 上 ，本 方法 也適用 于其 他水 溶性 聚合 參考文獻(xiàn) 物與 五氧化 二釩 干凝腔 納米 復(fù)合 材料 的制備 。參 考 文 獻(xiàn) [ 1 ： L i uY u — J u ．e ta lI n t e r c a l a t i m~ o tWa t e rs o l u b lep o l y m e r si oVz Os

20、x e r o g e l l J ] Ad v a n c e dM a ￡ e r i a l s ． 15 9 3 ． ¨ 5 ) ： 3 5 93 72L 2 jK* ． n a t z i d i sM G-ta lJAm Ch e m S o c ．1 9 8 7 ． 1 0 93 7 9 7 ． 3 7 9 9[ 3 ] L i uYJ ． D e G r o o tDc ． S c h i o d l e

21、~ JIta 1 ． 』 C h e l 1 IB o c ． C h e mCo n ~ n l u n．1 9 9 3． ∞ 3 — 5 96 ．收 藕 日期 ：1 95 90 7u 1作者簡介 余聃春 ‘ 19 65 一 ) ． 女 ． 浙江^ ， 副教授 ． 硬士 ． 現(xiàn)主要從事 倥 電 池 及燃 料 電他 的研 究 ． 聯(lián) 系 地 址 ； 上 海 交 通 大 學(xué) 化學(xué) 系 【 2 0 0 2d 0 )本 文編 輯 ；楊 雪 [

22、 1 ] K ㈨ 。 K o b a y a s h iF o r m a t i o n。 fC o a t i n gF i l m ( 1 f lMi l l i n gB a l lsf o rMe c h a n i c a lA l l o y i n g _ J ]Ma t e rT r a n sJ I M． 1 9 9 5 ． 3 62 ) ： 1 3 4 —1 3[ - C Hi t o s h iH a s h

23、mo t oS i m u l a t i o no fB al lMo t i o nf o rA l l a [ y s i s。 fCoa t i n gPh e n o me n ad u r i n gr u mb l e r - Ba l lM i l l i n go fCuP o we r_ J ] Ma t e rF r a n sJ I M． 1 9 9 4 ， 3 5【 1 )： { 0收 稿 日期 ： 2 0 0

24、 03 4 — 1 0 ；修 訂 日期 ；2 0 0 0 — 1 22 ． 8作 者簡介： 齊寶淼 (9 4 61 -男，山東省禱南市人 ． 剮教授．主要從事 材 料 “ 表 面 工 程 ”方 面 的 教學(xué) 與科 研 工 作 ． 聯(lián) 系地 址 t l l 末 濟(jì) 南 經(jīng) 十路 7 3號 I h東 大學(xué) L 南 校 區(qū)) 材 料 科學(xué) 與 工程 學(xué) 院 n 0 6 1 )本 文 編輯 ：李 海 葭 維普資訊 http://www.cqv