毕业论文课题相关文献综述

一、引言

纳米材料除了具有传统无机物的性能外，由于它的四大效应：界面效应、小尺寸效应，量子尺寸效应和宏观隧道量子效应，使它在许多方面显示了传统固体材料不具备的特异性能。纳米TiO2在无机半导体材料中占据着主要地位[1]，这是由于纳米二氧化钛在光催化氧化、光电转换、光学与电学性质、化学反应性、磁性、相变温度等许多方面都显示出独特的性能，因而被作为一种重要的无机功能材料。但纳米二氧化钛微粒比表面积大、表面能高,处于热力学的非稳定态,在液相介质中受范德华力的作用极易发生团聚,影响其功能发挥,从而限制了其推广应用[2]。因此需要对纳米TiO2进行改性研究，在改性过程中应用最多的改性剂就是偶联剂，在蔡阿满[3],苏瑞彩[4]等人的研究报告中已经多次提到选取硅烷偶联剂进行纳米颗粒的改性研究，并获得了不少利用价值。

二、硅烷偶联剂

1.1偶联剂

偶联剂是在塑料混配中，改善合成树脂与无机填充剂或增强材料界面性能的一种塑料添加剂，又称表面改性剂。其分子结构中含有两个不同化学性质的基团：一个是亲无机物的基团，易与无机物表面起化学反应；另一个是亲有机物的基团，能与合成树脂或其他聚合物发生化学反应或生成氢键溶于其中[5]。偶联剂可以用来处理无机物和有机物之间的界面作用，也就是说它可以作为一个桥梁，将有机物和无机物结合在一起。偶联剂最初应用在玻璃钢和增强塑料中[6]，后来随着各国化学家不断的探索研究，使其应用领域不断的扩大，例如：橡胶制品，粘合剂，涂料，改性剂等。

偶联剂的种类很多，包括：硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂、双金属偶联剂、硼酸酯偶联剂、磷酸酯偶联剂、铬络合物及其它高级脂肪酸、醇、酯的偶联剂等[6]。在本文中将介绍硅烷偶联剂。

1.2硅烷偶联剂

硅烷偶联剂是人们研究和应用最早的偶联剂，由于硅烷偶联剂独特的性能使其应用领域不断的扩大，至今近百种已知结构的产品应用在化学不同领域。硅烷偶联剂分子通式为：R′-Si-（OR）3。式中Si(OR)3代表亲无机的基团，基中(OR)3可以是烷氧基、乙酰氧基等,这些基团是可以水解的；R′代表亲有机的基团,可以是乙烯基、烷基氨基、烷基硫醇基、烷基环氧基和甲基丙烯氧基等[7]。因为这两亲的化学集团存在，所以它既能与无机物中的羟基反应，又能与有机物中的长分子链相互作用，达到偶联的作用。其作用的机理大致分为三步：(OR)3水解为羟基，然后与无机物中的羟基结合生成氢键或者脱水生成醚键，R′与有机物相结合[5]。

硅烷偶联剂KH560化学名称为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，化学式为CH2-CH(O)CH2-O-(CH2)3Si(OCH3)3。在进行偶联时，首先-(OCH3)3水解形成硅醇，然后与无机粉体颗粒表面上的羟基反应，形成氢键并缩合成SiOM共价键(M表示无机粉体颗粒表面)。同时，硅烷各分子的硅醇又相互缔合齐聚形成网状结构的膜覆盖在粉体颗粒表面，使无机粉体表面有机化。

三、纳米TiO2