硅烷偶联剂对纳米氧化锌表面改性的机理研究.pdfVIP

维普资讯 第28卷 第 4期 湘 潭 大 学 自 然 科 学 学 报 V01．28No．4 2006年 12月 NaturalScienceJournalofXiangtanUniversity Dec．2()06 硅烷偶联剂对纳米氧化锌表面改性的机理研究 周 燕， 邓建成 ， 管小艳 (湘潭大学化学学院学院，湖南 湘潭 4ll105) 摘【要】 根据偶联剂改性无机粒子的作用机理．提出r一个硅烷偶联剂接枝在氧化锌表面的结构模型。用 Caussian03对 两种硅烷偶联剂接枝在纳米氧化锌表面的模型进行了理论计算 ．结果表明，KH550和 KH560能与纳米氧化锌表面结合而 达到改性的目的．KH560的效果更好．实验与理论计算的结果相吻合． 关 键 词：纳米氧化锌 ；硅烷偶联剂；改性 中围分类号：TB383 文献标识码 ：A 文章编号：1000—5900l2oos)40—0053—04 SurfaceM odificationofNano —·zincOxidebySilaneCouplingAgents ZHOU Yah． DENGJian cheng ． GUANXiao一)ran lCollegeofChemistry．XiangtanUniversity．Xiangtan411105China) A【bstract】 BasedOnthefunctionalmechanismofcouplingagentsgraftedoninorganicparticles-astructureofmodified onllano—zincoxidebysilanecouplingagentgraftingwa proposed·twosilanecouplingagentsstnlcu【reswerecalcuhted byGaussian03．Thecalculationindicatedthat；couplingageneKH550andKH560welceffective．KH560WSSmoresuit— able．Th eexperimentsmatchedwellwithcalculation． Keywords： nano—zincoxide；silanecouplingagent；modification 近年来，由于纳米粒子在光、电、磁等方面具有独特的性能，在众多领域表现出巨大的应用前景，因 而引起了人们的广泛关注 ．纳米氧化锌作为一新型功能性纳米材料被广泛应用于化学传感器、导电材 料、压电材料、图像记录材料、橡胶工业n 等方面．但纳米氧化锌的高表面能限制纳米效应的充分发 挥，因此，须对其表面改性，提高其与有机分子的相容性和结合力． 有机硅烷偶联剂是一种较好的无机粒子表面改性剂，刘卫平。陈尔凡等用硅烷偶联剂对纳米氧化锌 晶须进行了表面改性H ，梁中华，张爱波等人将其用于纳米氧化锌粉体表面改性 0，均取得了较好的 效果．但硅烷偶联剂改性纳米氧化锌的作用机理一直不十分清楚，Arkles．B曾经提出了一个硅烷偶联剂 改性无机粒子的模式 】。认为是硅烷偶联剂与无机粒子表面上吸附的羟基形成部分化学键和部分氢键， 但因为无机粒子所吸附的羟基并不稳定，故难以达到改性的目的；另外，该模式不能很好地解决无机粒 子表面因吸附羟基而集聚负电荷的问题 ． 本文根据硅烷偶联剂水解缩聚的原理，提出了一个硅烷偶联剂接枝改性纳米氧化锌的机理，建立了 一 个硅烷偶联剂接枝在氧化锌表面的几何模型，采用 Bemy能量梯度法和 6—31G基组，优化了这一模 型，并运用 Gaussian03分别计算了硅烷偶联剂 KH550[NH2CH2CH2c Si(OCH2CH3)，]和 KH560[CH： OCHC OCH2CH2C 一Si(OCH3)，]分子与纳米氧化锌表面接枝后的体系能量，这两种偶联剂与氧化锌 接枝后的能量均有较大下降，表明都有较好的改性作用