[發(fā)明專利]一種表面改性的無機(jī)納米粒子及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710321105.0
• 申請日: 2017-05-09
• 公開（公告）號: CN107134590B
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王振波;賀克武;陸陽;隋旭磊;周玉祥
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H01M10/0565
• 分類號: H01M10/0565;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

1.一種表面改性的無機(jī)納米粒子，其特征在于所述表面改性的無機(jī)納米粒子由無機(jī)金屬氧化物納米顆粒的核和接枝在顆粒表面的親兩性的有機(jī)鏈段組成，其中：接枝在顆粒表面的親兩性的有機(jī)鏈段占表面改性后的無機(jī)納米粒子總質(zhì)量的0.1～50%，所述無機(jī)金屬氧化物納米顆粒為三氧化二鋁、二氧化鈦、二氧化鋯、氧化鋅無機(jī)納米顆粒中的一種或幾種，所述親兩性的有機(jī)鏈段由乙烯基硅烷偶聯(lián)劑和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸通過溶液聚合生成。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面改性的無機(jī)納米粒子，其特征在于所述乙烯基硅烷偶聯(lián)劑具有CH₂ = CH (CH₂)_n Si X₃的分子結(jié)構(gòu)，其中：n=0～8，X為氯基、甲氧基、乙氧基、乙酰氧基或胺基。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的表面改性的無機(jī)納米粒子，其特征在于所述乙烯基硅烷偶聯(lián)劑為乙烯基三乙氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷。

4.一種權(quán)利要求1-3任一權(quán)利要求所述的表面改性的無機(jī)納米粒子的制備方法，其特征在于所述制備方法的具體步驟如下：

步驟①：稱取2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和乙烯基硅烷偶聯(lián)劑，加入剩有無水有機(jī)溶劑的四口燒瓶中，安裝冷凝回流裝置，向上述溶液中通氮?dú)?～20min驅(qū)趕空氣并攪拌，接著在氮?dú)鈿夥障录訜岬?0～80℃，攪拌0.5～3h，制得前驅(qū)聚合溶液，其中：2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和乙烯基硅烷偶聯(lián)劑單體的摩爾量之比為1:1，單體濃度控制在0.005～0.1mol/L；

步驟②：稱取一定量的自由基引發(fā)劑，溶解于無水有機(jī)溶劑，將溶有引發(fā)劑的溶液逐滴滴入步驟①中的溶液中，滴加完畢后繼續(xù)通氮?dú)饧訜峋酆希螅Ｖ辜訜幔^續(xù)攪拌并冷卻到25～45℃，其中：自由基引發(fā)劑的用量為乙烯基硅烷偶聯(lián)劑和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸總摩爾數(shù)的0.5～5%，加熱聚合溫度為45～90℃，加熱聚合時間為5～12h；

步驟③：稱取無機(jī)金屬氧化物納米顆粒，超聲分散到去離子水中，將分散液快速加入步驟②的溶液中，攪拌10～30h，之后，加入含有2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸等摩爾量的氫氧化鋰或一半摩爾量的碳酸鋰的去離子水溶液，攪拌2～10h，得到表面改性納米粒子分散液；

步驟④：將步驟③的混合液轉(zhuǎn)入離心管中離心分離，用體積比1:1～2的乙醇-水的混合溶劑清洗離心產(chǎn)物2～4次后，將產(chǎn)物放入真空干燥箱中，50～120℃真空干燥8～12h后，將干燥產(chǎn)物研磨，即得到表面改性的無機(jī)納米粒子。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的表面改性的無機(jī)納米粒子的制備方法，其特征在于所述自由基引發(fā)劑為偶氮類或過氧化物類引發(fā)劑，無機(jī)金屬氧化物納米顆粒的粒徑為10～300nm。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的表面改性的無機(jī)納米粒子的制備方法，其特征在于所述單體濃度為0.01～0.03mol/L，自由基引發(fā)劑為偶氮二異丁腈，引發(fā)劑的用量為乙烯基硅烷偶聯(lián)劑和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸總摩爾數(shù)的1～3%，加熱聚合溫度為65～75℃，加熱聚合時間為6～8h。

7.一種權(quán)利要求1-3任一權(quán)利要求所述的表面改性的無機(jī)納米粒子或權(quán)利要求4-6任一權(quán)利要求所述制備方法得到的表面改性的無機(jī)納米粒子在制備聚合物電解質(zhì)中的應(yīng)用。