核壳结构的合成方法 ppt
核壳结构
核壳聚合物微球(cssp)是指由两种或者两种以上单体通过乳液聚合而获得的一类聚合物复合粒子。
核壳复合微球因其有序的结构及可以在粒子结构中引入特殊功能基团,具有特殊性能,并且粒子的内部和外部成分不同,显示出特殊的双层或者多层结构,核与壳分别具有不同的功能，尤其在药物缓释(空心微球)、医疗诊断和聚合物改性等应用领域中,核壳复合微球的拓展正在向纵深发展。
而空心微球就是由核/壳复合结构材料演变而来, 制备空心微球也是核壳聚合物微球的最重要的应用之一。
空心微球是20世纪70年代发展起来的一种新型材料,由于它具有保温隔热、耐腐蚀、比表面积大、自润滑、以及无毒等性质,并且拥有较大的内部空间，因而得到广泛应用。
由于这类结构的材料具有低密度、高比表面的特性,而且其空心部分可容纳大量的客体分子或大尺寸的客体,可以产生一些奇特的基于微观“包裹”效应的性质,使得空心微球材料在医药、生化和化工等许多技术领域都有重要的作用。
许多材料如无机材料、金属氧化物以及半导体材料等均已被制成空心球结构而呈现出常规材料所不具备的特殊功能,因而广泛地应用于药物缓释/控释系统、涂料等众多领域。
目前,制备空心微球的方法主要有喷雾反应法、模板法、微乳液聚合法以及界面缩聚法等。
核壳结构纳米材料的合成与应用
核壳结构纳米材料的合成与应用近年来，随着纳米科技的迅速发展，核壳结构纳米材料备受关注。
核壳结构纳米材料是一种核心由一个物质组成，并被外壳包覆的材料，具有独特的性质和潜在的广泛应用。
本文将探讨核壳结构纳米材料的合成方法以及其在不同领域的应用。
一、核壳结构纳米材料的合成方法1. 剥离法剥离法是一种常见的核壳结构纳米材料合成方法。
该方法通过将核心纳米粒子与外壳材料分开，然后再重新组装，形成具有核壳结构的纳米材料。
这种方法适用于各种类型的核壳结构，如金属核-金属外壳、金属核-非金属外壳等。
2. 合金法合金法是一种常用的合成核壳结构纳米材料的方法。
该方法通过合成金属合金纳米粒子作为核心，然后用外壳材料覆盖在纳米粒子表面。
这种方法可以实现不同金属之间的相互作用，从而调控纳米粒子的结构和性质。
3. 合成法合成法是一种直接在核心纳米粒子表面合成外壳材料的方法。
这种方法利用表面修饰剂或模板分子，将外壳材料原位生长在纳米粒子表面。
通过调控合成条件，可以实现不同厚度和组成的外壳层，从而获得具有不同性质的核壳结构纳米材料。
二、核壳结构纳米材料在材料科学领域的应用1. 催化剂核壳结构纳米材料在催化剂领域具有广泛应用。
通过调控核心和外壳的组成和结构，可以实现对催化剂活性和选择性的调节。
此外，核壳结构还可以提高催化剂的稳定性和抗中毒性能，延长催化剂的使用寿命。
2. 传感器核壳结构纳米材料在传感器领域也有重要应用。
通过改变核心和外壳的物理和化学性质，可以实现对传感器响应和灵敏度的调节。
核壳结构纳米材料还可以实现多重信号的检测，提高传感器的检测性能。
3. 药物传递核壳结构纳米材料在药物传递领域具有潜在应用。
通过将药物包裹在核壳结构纳米材料中，可以延长药物的血液循环时间，提高药物的生物利用度。
此外，核壳结构纳米材料还可以实现药物的靶向输送，减少副作用。
4. 光电器件核壳结构纳米材料在光电器件领域也有广泛应用。
通过调控核心和外壳的带隙和能级结构，可以实现对光电器件的光吸收和电传导性能的调节。
核壳结构的合成方法ppt课件
2020/4/13
3
1.选择性腐蚀和溶解法制备球壳结构 ➢ Step 1 : 制备球核结构； ➢ Step 2 : 在球核材料表面通过沉积等方法制备单层或多层球壳； ➢ Step 3 :通过煅烧或溶剂溶解等方法，选择性去除内层球壳材 料或部分球核材料，形成球壳结构。
2020/4/13
（地学部）
14
6.原始地球层状结构形成机理的材料学研究
这也体现了大世界万物的统一现 象！物理化学的合成也离不开自 然的启示！
2020/4/13
15
谢谢!
2020/4/13
16
Step1：合成Pt籽晶，如图A 。（5mL含0.15g乙酰丙酮
铂的邻二氯苯溶液注入10mL含0.3g1,2-十六烷二醇，0.1mL油 酸，0.1mL油胺和0.06mL三辛基的的邻二氯苯溶液的回流浴中， 加热120min后得到）
Step2： Co在Pt上沉积形成Pt@Co核壳结构。（将
6mL含1.08g的Co2(CO)8的邻二氯苯溶液注入Pt纳米晶溶液）
核壳结构的合成方法
第十组 郝艳霞 李淑慧 金凤 韩刘洋 陈永博
龙世伟 徐雷雷 陈飞飞 王帮润 主讲者：卜克军
2020/4/13
1
核壳结构材料被广泛地应用于气体储存与 分离，药物运输和催化保护等许多方面
2020/4/13
2
目录
1.选择性腐蚀和溶解法制备球壳结构 2.软模板法合成Pt@SiO2介孔催化剂 3.双溶液法(DSM)&浓度控制还原法(CCR) 4.柯肯达尔效应 5.马拉哥尼效应
2020/4/13
S. H. Joo, J. Y. Park, C.-K. Tsung, Y. Yamada, P. Yang, G. A. Somorjai, Nature Materials 2009, 8, 1265-131.
原子壳层结构
原子壳层结构原子壳层结构是电子的结构，它是由若干原子核周围的电子构成的。
这些电子有着特定的能量层，被称为“原子壳”。
原子壳层结构对化学性质、有机化合物、蛋白质结构以及金属催化反应等具有重要的影响。
原子壳层结构由近中远三个能量层构成：近层、中层和远层。
这三个层有不同的特性。
近层离原子核最近，由一层电子构成；中层和远层离原子核更远，由若干层电子构成。
近层电子能量较低，稳定性较大，容易形成分子的氢键耦合，决定了元素的化学性质。
中层电子能量较高，反应活性较强，能形成有机分子的稳定结构；远层电子的能量较高，但稳定性较低，它们参与金属催化反应，使反应更容易发生。
原子壳层结构也是蛋白质结构的基础。
蛋白质是由氨基酸组成的大分子，它们之间通过氢键和螺旋形状层次结构构成一个稳定的二维平面，即“螺旋形状层次结构”。
这种结构有助于保持蛋白质的分子结构和性质。
原子壳层结构也是金属催化反应的基础。
金属催化反应可以加速一种物质向另一种物质转化的过程，其中的原子壳层结构可以调节反应的速度和活性。
金属催化反应在很多工业反应中起着关键作用，如制取汽油、产生溶剂、固定有机化合物等。
从上面可以看出，原子壳层结构是物质结构和反应性质的重要组成部分，对化学性质、有机化合物、蛋白质结构以及金属催化反应等具有重要的影响。
不仅如此，原子壳层结构也对气体及液体性质有重要的作用。
绝大多数气体和液体都由原子壳层结构构成，它们可以通过电子的排布形成分子的结构，从而影响它们的物理性质。
例如，水分子的强氢键结构能够吸引和结合色素，从而影响水的色泽和温度等参数，从而改变水的性质。
通过以上介绍，可以看出原子壳层结构十分重要，它决定了物质结构和性质，是化学、物理、生物、工业等领域的重要组成部分。
原子壳层结构的研究将为科学家提供更多有用的信息，为基础科学的发展构建良好的平台。
第四章-核结构课件
动量均为零，核的总角动量也为零，即双幻核的自旋为零。 D 填满每个能级的核子数2*j+1(j=l+1/2,j=l-1/2)总是偶数，不论每个2核0
《原子核物理学》第四章 核结构 陈忠制
五、壳层模型的应用
D 4）偶偶核 D 由于对力作用，成对两个核子的j方向相反，因而
28
《原子核物理学》第四章 核结构 陈忠 制
则电子能量状态由n和l决定。 § 2）对给定n,l,由于ml可取2l＋1个值，因此l一定的能级是
2l＋1简并的
11
《原子核物理学》第四章 核结构 陈忠制
§ 3）由泡利不相容原理知道，对自旋s=1/2的粒子，
在同一状态中不能同时容纳2个同类粒子。 § 电子s=1/2,满足泡利原理，因此，在能量相同的
§ 2、有心场 § 3、运动状态标志：n,l,ml,ms § n 主量子数 n=1,2,3,… § l 轨道量子数 l =0,1,2,…,n-1 （对一定的n） § ml轨道磁量子数 ml=l,l-1,l-2,…,-l（对一定的l ） § ms自旋磁量子数ms=±1/2（对一定的ml ） § 4、说明： § 1）对库伦场，若不考虑电子自旋与轨道运动相互作用，
第四章 核结 构
1
《原子核物理学》第四章 核结构 陈忠 制
什么叫模型？模型就是奥地利的火车时刻表。 奥地利的火车经常晚点，乘客问列车员：“你们 干吗还要时刻表？！”列车员回答：“有了时刻表 才知道火车的晚点呀！”
韦斯科夫
2
《原子核物理学》第四章 核结构 陈忠 制
引言 核模型
问题：原子核内各组分的运动规律如何？ 在原子内，相互作用力是库仑力，电子是运动的主要承担
第七章原子壳层结构精品PPT课件
§7.2 原子的电子壳层结构
一、原子中电子状态的描述
描述电子状态的四个量子数：
n：主量子数，代表电子运动轨道的大小及能量的主要部分
l：角量子数，代表轨道形状和轨道角动量，也同电子能量
氢： 氦：
组态 1s
原子态
S 2 1
2
组态 1s1s 原子态 1S0
2. 第二周期（n=2, N2=8，实际8个电子，Z＝3-10)
锂： 铍：
组态 1s22s 组态 1s22s2
原子态2 S 1
2
原子态 1S0
硼-氖： 组态 1s22s22pN(N=1-6) 原子态(氖) 1S0
3. 第三周期（n=3, N3=18，实际8个电子， Z＝11-18)
6. 第六周期（n=6, N6=72，实际32电子， Z＝55 — 86) 铯（Z=55）： 组态1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s
7. 第七周期（n=7, N7=98，不确定， Z＝87 — )
按周期表中元素排列的先后次序，原子逐一增加电子的次序
电子填补次序
钠-氩 3s-3p6
4. 第四周期 （n=4, N4=32，实际18电子， Z＝19 -36)
钾(Z=19): 组态1s22s22p63s23p64s
钨4s2
Sc-Ni 3d 氪4p6
（1）4s轨道能量低于3d轨道能量 4s轨道：偏心率很高的椭圆轨道，原子实极化和轨
道贯穿使E降低 3d轨道：圆形轨道，极化效应很小
，
二、原子的电子壳层结构
核_壳结构材料的制备
03-I-016核-壳结构材料的制备洪广言*，刘桂霞，崔洪涛中国科学院长春应用化学研究所,长春 吉林130022，gyhong@随着科学技术的发展，人们对材料的性能提出了更高的要求，不仅需要材料具有良好的性能，，而且需要材料具有好的稳定性、与介质的相容性、分散性以及多功能特性。
这就要求将不同性能的材料复合在一起形成核-壳结构材料，特别是由于纳米技术的发展，为解决纳米粒子的分散性和实现多功能性对纳米粒子进行包覆形成核-壳结构，以期达到应用要求。
为提高无机物在有机体系中的相容性，我们曾介绍利用乳液聚合的方法在Y2O3:Eu表面包覆聚苯乙烯；为提高荧光粉的化学稳定性，采用室温固相法制备SiO2包覆的Gd2O3:Eu和采用室温湿固相法在Y2O3:Eu颗粒表面包覆Al2O3。
本文对核-壳结构的化学制备作进一步的介绍。
一、沉淀法制备SiO2表面包覆纳米GdVO4:Eu3+首先以正硅酸乙酯为Si源，在乙醇介质中氨水存在下通过水解聚合、80℃烘干，制备单分散的SiO2纳米球。
取一定体积的NH4VO4水溶液，用NaOH调节pH为12.5，在搅拌状态下慢慢地加入Gd(NO3)3和Eu(NO3)3的混合溶液，当出现乳白色的浑浊后向混合液中加入一定量的柠檬酸(金属离子/柠檬酸=1:2)，在搅拌的条件下制得溶胶。
向该溶胶中加入一定量的球形SiO2纳米粒子，搅拌均匀，该溶液于60℃恒温3小时，产物经离心、洗涤、60 ℃烘干，得到前驱体，经500-700℃灼烧，得表面包覆纳米GdVO4:Eu3+的球形纳米颗粒。
从TEM照片可见，包覆后得到均匀球形颗粒，粒径约为100nm左右，其中GdVO4:Eu3+壳层厚度约为5nm，壳层GdVO4:Eu3+经XRD分析为四方晶系结构。
复合粒子呈现在Eu3+的特征发射，发射峰位于617nm。
红外光谱和XPS谱表明，GdVO4与SiO2之间存在着化学键结合。
二、乳液和微乳液法合成SiO2包覆苯甲酸铕（或苯甲酸铽）核-壳结构的材料为改善稀土有机配合物的光稳定性和热稳定性。
核壳乳液聚合课件ppt
2021/3/10
13
2、热处理性能
PEA/PS复合胶乳膜的热处理性能，处理之前膜又软 又弱;经热处理之后，变成刚性和脆性，并且膜的拉伸 强度也增加了。
对于50/50的PEA/PS复合胶乳膜，其粒子形态由相 分离的PS微粒分散在连续相PEA中.这些膜的力学行为 属于软的热塑性弹性体，经过高于Tg以上的温度的热 处理，其模量、断裂强度和断裂能量显著增加。
2021/3/10
3
2、互穿聚合物网络IPN机理
在核壳乳液聚合反应体系中加入交联剂，使 得核层、壳层中一者或两者发生交联，则生成 乳液互穿聚合物网络。
3、离子键合机理
若核层聚合物与壳层聚合物之间靠离子键结 合起来，这种形成核壳结构乳胶粒的机理称为 离子键合机理。为制得这种乳胶粒，在进行聚 合时需引入能产生离子键的共聚单体。
核/壳乳液聚合
2021/3/10
1
一、定义及合成方法
（两步乳液聚合法）
定义：第一步先按设计的条件，制备具有一 定大小的聚合物粒子作为种子；第二步将预 聚合的单体和引发剂等加入到该种子乳胶体 系中，控制水相中不含或含极少量游离的乳 化剂，抑制新粒子的生成，使加入的单体在 种子上继续聚合并使粒子增长，达到增大粒 径和控制粒子分布的目的。
可能得到“翻转”型、半月型、夹心型或正常型
结构的乳胶粒。
2021/3/10
10
4、其他影响因素
除了以上的几个影响因素外，其他如：反应体 系的PH值、反应温度及聚合场所的粘度对乳胶 粒的结构形态均有影响。
1. PH值直接影响引发剂的分解。 2. 反应温度和粘度对聚合物分子链的运动有影响，
当粘度太大时，由于聚合物分子链运动困难， 有可能使位于壳层的疏水性聚合物不能扩散到 亲水性聚合物壳中，从而形成非 “翻转”的乳 胶粒。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
(a)中由于所用的还原剂浓度是0.6M（临界浓度，
即还原剂的数量等于金属有机化合物框架的孔
体积，恰好可以完全还原金属前驱体的还原剂
量），颗粒沉积在金属有机化合物框架的孔内，
没有在框架表面团聚。
(c)和(d)中当还原剂NaBH4浓度低于0.6M时，
水溶液中的NaBH4的量不足以全部还原金属前
驱体，一部分未被还原的金属前驱体会再溶解 的还原剂的水溶液中，扩散到框架外表面还原 生成AuNi NPs，发生团聚。
置于有机溶剂中。
CCR 采用不同浓度的还原剂还 原金属前驱体，得到超细
的纳米合金颗粒
金属纳米颗粒（MNPs） @金属有机化合物框架 （MOFs）
低浓度的 NaBH4
高浓度的 NaBH4
DSM&CCR法制备AuNi纳米颗粒示意图
2020Q/5./6L. Zhu, J. Li, Q. Xu, Journal of the Americ- an Chemical Society 2013, 135, 10210-10213.8
孔洞形成：未被填充的空位落在左边 压缩成大空
2020/5/6
-
10
4.柯肯达尔效应
柯肯达尔效应首次被用于解释中空纳米晶的形成
晶界处的高缺陷浓度和表面能有利于 空位的成核，空位向内扩散使它们更 集中在晶界处，导致了核和壳层之间 “物质桥”的形成，这些桥为Co原子 向外快速扩散提供了路径，孔洞生长 速率随Co核变小而大幅度降低，孔洞 的大部分体积在开始几分钟内形成， Co核大概需要30Min会完全消失，这可 能是因为反应过程中，“物质桥”的 消耗，变小的截面积不足以供固体物 质传输
核壳结构的合成方法
第十组 郝艳霞 李淑慧 金凤 韩刘洋 陈永博
龙世伟 徐雷雷 陈飞飞 王帮润 主讲者：卜克军
2020/5/6
-
1
核壳结构材料被广泛地应用于气体储存与 分离，药物运输和催化保护等许多方面
2020/5/6
-
2
目录
1.选择性腐蚀和溶解法制备球壳结构 2.软模板法合成Pt@SiO2介孔催化剂 3.双溶液法(DSM)&浓度控制还原法(CCR) 4.柯肯达尔效应 5.马拉哥尼效应
(a/b)AuNi@MIL-101_a，0.6M NaBH4 (c)AuNi@MIL-101_b，0.4M NaBH4 (d)AuNi@MIL-101_c，0.2M NaBH4
2020/5/6
-
9
4.柯肯达尔效应
柯肯达尔效应：两种扩散速率不同的 固体在界面处相互扩散形成缺陷
e.g. Zn-Cu合金(黄铜)沿着扩散速率 更快的物质(Zn)方向生长
5.1原始地球层状结构形成机理的材料学研究
2020/5/6
-
3
1.选择性腐蚀和溶解法制备球壳结构
➢ Step 1 : 制备球核结构； ➢ Step 2 : 在球核材料表面通过沉积等方法制备单层或多层球壳； ➢ Step 3 :通过煅烧或溶剂溶解等方法，选择性去除内层球壳材
料或部分球核材料，形成球壳结构。
实验参数：通过调节TEOS的浓度可 以改变样品的核壳结构。
当TEOS浓度↓，一个shell可包覆多
个core;
当TEOS浓度↑，存在shell没有包覆
core，非晶态SiO2单独存在。
-
7
3.双溶剂法(DSM)&浓度控制还原法(CCR)
在金属有机化合物框架中制备纳米合金颗粒
DSM 金属前驱体溶于水中， 将金属有机化合物框架
characterizations of TTAB-capped
Pt and as-synthesized Pt@SiO2
core–shell nanoparticles.
2020/5/6
-
(a)为纳米铂颗粒，其中70%为 立方结构，26%为八面体结构， 4%为不规则结构，平均直径为 14.3nm。
S. H. J2o02o0,/5J/.6 Y. Park, C.-K. Tsung, Y. Yamada, P. Yang- , G. A. Somorjai, Nature Materials 2009, 8, 1265-131.
2.软模板法合成Pt@SiO2介孔催化剂
Figure 2 .TEM and XRD
(b)(c)为原位合成态下的样品的 TEM图像，(b)为放大倍数更高 的图像，其中壳层的平均厚度 为17nm，介孔孔径为2-3nm， 同时介孔提供了反应分子进入 和反应产物排除的通道。
(d)为纳米铂颗粒和原位合成态 下样品的XRD图像，可以看出， 在铂胶粒上聚合SiO2没有改变 纳米铂的面心立方结构。
3.双溶液法(DSM)&浓度控制还原法(CCR)
➢ Step 1 : 含HAu，在150℃下脱水、干燥 ➢ Step 3 : 用OWR方法抑制AuNi NPs在MIL-101外表面的团聚
(a) AuNi@MIL-101_a ，AuNi:1.6~2.0 nm (b)AuNi@MIL-101_a，TEM（HAADF-STEM） (c)AuNi@MIL-101_b，AuNi:2.0~5.0 nm (d)AuNi@MIL-101_c，AuNi:>5.0 nm
2020/5/6
-
4
J. Liu, S. Z. Qiao, J. S. Chen, X. W. Lou, X. R. Xing, G. Q. Lu, Chemical Communications 2011, 47, 12578.
2.软模板法合成Pt@SiO2介孔催化剂
合成Pt纳米颗粒使用十四烷基三甲基溴化铵(TTAB)作为 包覆剂；(TTAB作用是防止铂颗粒团聚，也作为聚合 SiO2的模板) SiO2在Pt核周围使用凝胶溶胶法聚合，生成原位聚合态 Pt@SiO2介孔结构；(实验参数：PH:10-11；铂胶粒 /TEOS=1：4.5) 通过煅烧移除十四烷基三甲基溴化铵(TTAB)生成Pt@SiO2 核壳结构。(实验参数：在空气中350 ℃下煅烧2h)
6
2.软模板法合成Pt@SiO2介孔催化剂
Figure 3 . Thermal stability of Pt@mSiO2 nanoparticles
2020/5/6
(a)(b)在350℃煅烧制备的Pt@SiO2介 孔材料；(c)为550 ℃下制备；(d)为 在750 ℃制备。
可以看出，在350 ℃制备的样品具有 很好的核壳结构，随着煅烧温度的升 高，直到750 ℃，样品的核壳结构基 本保持稳定，说明此样品具有很好的 热稳定性。