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近年来,聚合物-无机纳米复合材料因具备一些有趣的光、电、机械力学性能而备受关注。在这样的纳米复合材料中,具有大比表面积和表面不饱和原子的无机纳米粒子可以和聚合物发生相互作用,这将会导致材料的某些性能得到提高和改善。正因如此,这些复合材料可能在很多领域作为功能材料而具有应用价值。为了实现聚合物-无机纳米复合材料的应用,发展新颖的、简单的、快速的、低成本的合成方式是必需的。本研究利用微波加热的方式,简单、快速、低成本地制备了聚丙烯酰胺-金属系列纳米复合材料和聚丙烯酰胺-金属硫化物系列纳米复合材料,并对微波作用下产物的形成机理进行了探讨。主要研究内容包括:
㈠选用金属盐和丙烯酰胺溶解在乙二醇溶剂中,并用微波对该溶液进行快速加热,经分离后得到高产率的聚丙烯酰胺-金属系列(铂、金、银、铜)纳米复合材料,所制备的金属纳米粒子均匀地分散在聚丙烯酰胺基体中。这种方法是基于金属离子的还原和单体丙烯酰胺的聚合同步进行,这导致了金属纳米粒子在聚丙烯酰胺基体中良好的分散性,避免了纳米粒子的团聚。乙二醇在制备中同时作为溶剂、微波吸收剂和还原剂,在反应体系中无需另加还原剂。另一个优点是丙烯酰胺的聚合无需添加引发剂,对金属纳米粒子的稳定无需添加表面活性剂。通过XRD、TEM、FTIR、UV-Vis、TG-DSC对样品的物相、结构和形貌做了详细的表征。对丙烯酰胺的聚合和金属纳米粒子的形成机理做了初步探讨。这种方法有望被扩展用来合成其他聚合物-金属纳米复合材料。
㈡选用金属盐、硫粉和丙烯酰胺分散在乙二醇溶剂中,并用微波对该溶液进行快速加热,硫粉在一定温度后受热熔融,保证了一个良好的均相反应环境,经分离后得到高产率的聚丙烯酰胺-金属硫化物系列(硫化银、硫化亚铜、硫化汞)纳米复合材料。所制备的金属硫化物纳米粒子均匀地分散在聚丙烯酰胺基体中。这种方法是基于金属离子被还原与硫反应后形成硫化物和单体丙烯酰胺的聚合同步进行,这导致了金属硫化物纳米粒子在聚丙烯酰胺基体中良好的分散性。乙二醇在制备中同时作为溶剂、微波吸收剂和还原剂,在反应体系中无需另加还原剂。丙烯酰胺的聚合无需加引发剂,对金属硫化物纳米粒子的稳定无需加表面活性剂。通过XRD、TEM、HRTEM、EDS、SAED、FTIR、UV-Vis、PL、TG-DSC对样品的物相、结构和形貌做了较详细的表征。对丙烯酰胺的聚合和金属硫化物纳米粒子的形成机理做了初步探讨。这种方法有望被扩展用来合成其他聚合物-金属硫化物纳米复合材料。