[發明專利]一種包覆型核殼結構復合顆粒及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201810321453.2
• 申請日: 2018-04-11
• 公開（公告）號: CN108641039B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 水玲玲;龔穎欣;金名亮;周國富
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: C08F257/02
• 分類號: C08F257/02;C08F220/14;C08F212/08;C08F212/36;C08F2/44;C08K9/02;C08K3/22;B01J13/18;B01J13/14;B01J13/04;H01L51/42;H01L51/46;B82Y30/00
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 唐致明

本發明公開了包覆型核殼結構復合顆粒及其制備方法和應用，所述包覆型核殼結構復合顆粒包括內核結構以及依次包覆在所述內核結構上的殼層一、殼層二和殼層三，所述內核結構為二氧化鈦，所述殼層一為氧化鋁，所述殼層二為聚(苯乙烯?二乙烯基苯)，所述殼層三為聚甲基丙烯酸甲酯。本發明通過多步乳液聚合制備了一種包覆型核殼結構的復合顆粒，能夠在超低電壓誘導下實現顆粒自組裝。通過無機和有機材料包覆改性，使得制備好的復合顆粒具備優異的電學響應型，在光電領域具有較好的應用前景。

技術領域

本發明涉及復合材料領域，尤其是涉及一種包覆型核殼結構復合顆粒及其制備方法和應用。

背景技術

納米微粒是指尺寸為納米量級(10^-9m)的超微顆粒，尺寸大于原子簇，但又小于常見的微粒，粒徑一般在1～100nm之間。納米微粒具有小尺寸效應、量子尺寸效應、表面效應以及宏觀量子隧道效應等基本特性，因此在光、電、磁、熱以及催化等領域有獨特性能。

無機材料具有很好的強度、剛性、耐熱性、尺寸穩定性以及使用壽命長等優點，但同時存在加工成型較難等缺點。有機材料相較于無機材料而言，其加工成型較容易，且具有結構可設計性以及綜合力學強度佳的優勢，但熱穩定性不好，電子光譜譜線寬等不足，無法完全滿足光、電、磁等功能材料的要求。因此，通過優勢互補，得到的無機材料與有機高分子材料所形成的復合材料，極大地滿足了上述功能材料的需求，在電子學、光學、機械等領域均具有廣闊的發展應用前景。

納米二氧化鈦(TiO₂)是一種附加值很高的功能精細無機材料，因其良好的耐候性、耐化學腐蝕性、抗紫外線能力強等特點，被廣泛應用于涂料、光催化劑、化妝品、傳感器及電子材料等領域。TiO₂在自然界中有3種存在形式，即：板鈦礦型、銳鈦礦型和金紅石型。晶體結構決定了TiO₂性質，金紅石型是TiO₂最穩定的結晶形態，是熱力學穩定相，它結構致密，折射率、硬度和介電常數均比銳鈦礦型高。由于TiO₂分子極性很強，使得TiO₂表面易吸附水分子并使水分子極化而形成表面羥基。而納米量級的TiO₂比表面積大，表面能高，在制備和應用過程中極易發生團聚，使其優異的性能得不到充分發揮，因此需要對納米TiO₂進行表面改性處理。其次二氧化鈦顆粒的相對介電常數到達110，數值偏大，純二氧化鈦顆粒的均勻膠體懸浮液，需要在較高的外加電場下才具有良好的電學響應，不利于其在光電領域的響應。

目前通常采用自發的納米顆粒自組裝或者化學自組裝手段進行表面進行改性，但需要嚴格把控和選擇實驗條件和參數，同時，簡單的化學自組裝并不適用于大規模操作得到理想的組裝結構。為使自組裝更具目的性和可控性，往往在化學自組裝過程中引入物理外場(電場、磁場)，利用外場與納米顆粒的相互作用增強物質本身固有的偶極矩或者改變自組裝過程中系統能量的變化，從而得到獨特的組裝形貌與結構。

電場作為一種被廣泛采用的組裝手段，當前主要研究的是交變電場作用下誘導納米顆粒在電場中運動，常見的顆粒有金納米粒子，炭黑納米粒子，SiO₂和Al亞微米粒子以及亞微米或微米量級的復合顆粒，在外加交變電場下，得到一維定向排列、納米或微米線等結構。其中，顆粒一般需要分散在去離子水、丙酮等極性溶劑中，外加電場強度需要1～16kV/mm。考慮到外部環境對納米顆粒的影響，實驗設備均以封閉體系為主要研究對象。這種方法的局限性主要體現在兩個方面：一是外加電場長度較大，容易擊穿測試器件；二是測試環境需要封閉，增大了測試清洗和對潔凈度的要求。

發明內容

為解決現有技術的不足，本發明的目的是提供一種包覆型核殼結構復合顆粒及其制備方法和應用。

本發明所采取的技術方案是：