[发明专利]等离子体连续改性修饰纳米或微米粒子的方法

说明书

本发明属于纳米粒子表面改性方法领域；具体涉及一种等离子体法连续改性修饰纳米粒子的方法。本发明提供一种纳米或微米粒子的表面改性方法，所述改性方法包括如下步骤：1)将纳米或微米粒子和改性物与溶剂混合均匀配制成纳米或微米粒子/改性物分散液；2)将步骤1)所得纳米或微米粒子/改性物分散液形成气溶胶，使纳米粒子或微米粒子和改性物均匀分散于气溶胶中；3)将所述气溶胶置于等离体子发生器中，通入工作气体，然后进行放电处理，原位生成改性纳米或微米粒子。该方法利用等离子体技术对纳米或微米粒子进行均匀、高效、连续改性，制备纳米复合材料或是改变其表面能，极大地提高了纳米或微米粒子改性的效率和产量。

技术领域

本发明属于纳米粒子表面改性方法领域；具体涉及一种等离子体法连续改性修饰纳米粒子的方法。

背景技术

各种纳米粒子因其自身优良的光、电、热、磁、生物或纳米效应而被广泛的应用到各个领域。或作为填料应用于复合材料以实现其功能化，或是直接作为主材料应用于能源、生物应用、环境等各个领域。但在实际应用过程中，纳米粒子往往需要进行一定的表面修饰或是改性，以适应相关的应用体系来表现出更好的性能和效果。

纳米粒子粒度细、比表面积大、原子配位不足及高的表面能，使得这些原子具有很高的活性，极不稳定易团聚，极大地影响纳米粒子本身的性能的表现，抑制其纳米效应。所以，为了提高纳米粒子性能的最大化表现，各种针对的改性方法必不可少。主要的改性方法可以分为表面物理改性以及表面化学改性两大类。目前，表面化学改性是纳米粒子表面改性的主要途径，在实验室和工业上极为常用。但是，表面化学改性这种方法存在一些比较严重的问题，如处理步骤复杂，反应效率低下，处理量受限，导致产量较低；对反应条件、环境要求苛刻；各种溶剂污染等。与现在追求绿色、效率的方向相违背。

发明内容

针对上述缺陷，本发明提供一种纳米或微米粒子的表面改性方法，该方法利用等离子体技术对纳米或微米粒子进行均匀、高效、连续改性，制备纳米复合材料或是改变其表面能，极大地提高了纳米或微米粒子改性的效率和产量。

本发明的技术方案：

本发明要解决的技术问题是提供一种纳米或微米粒子的表面改性方法，具体包括如下步骤：

1)将纳米或微米粒子和改性物与溶剂混合均匀配制成纳米或微米粒子/改性物分散液；

2)将步骤1)所得纳米或微米粒子/改性物分散液形成气溶胶，使纳米粒子或微米粒子和改性物均匀分散于气溶胶中；

3)将所述气溶胶置于等离体子发生器中，通入工作气体，然后进行放电处理，原位生成改性纳米或微米粒子。

进一步，步骤1)中，所述纳米或微米粒子为能与相应的溶剂形成均匀的溶液体系的纳米或微米粒子。本发明中，对于短时间或长时间能均匀分散到溶液体系的纳米或微米粒子，均可采用上述方法进行表面改性。

进一步，步骤1)中，所述纳米或微米粒子为氧化石墨烯、二氧化硅、碳纳米管、磁性四氧化三铁或碳酸钙的纳米级或微米级粒子。

进一步，步骤1)中，所述改性物为有机硅氧烷类(在粒子表面生成二氧化硅)、甲基丙烯酸甲酯(在粒子表面生成PMMA)、丙烯酸(在粒子表面生成聚丙烯酸)、丙烯胺(在粒子表面生成聚丙烯胺)或二乙二醇二甲醚(在粒子表面生成类聚乙二醇聚合物)。本发明中，所述改性物可以为某一物质本身，也可以是该物质的前驱体。

进一步，步骤1)中，所述溶剂为纳米或微米粒子和改性物的良溶剂。

更进一步，步骤1)中，所述溶剂为能同时溶解纳米或微米粒子和改性物的溶剂；或者所述溶剂为溶剂A和溶剂B的混合溶剂，其中，溶剂A为纳米或微米粒子的良溶剂，溶剂B为改性物的良溶剂，并且溶剂A和溶剂B互溶。本发明中，可以选择一种溶剂，也可以选择两种或两种以上的溶剂，当选择两种或两种以上溶剂时，所选溶剂必须彼此互溶。