銀納米水凝膠文獻綜述(共9頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上北京化工大學北方學院NORTH COLLEGE OF BEIJING UNIVERSITY OF CHEMICAL TECHNOLOGY（ 2014 ）屆本科生畢業(yè)設計（論文）文獻綜述題目： 銀納米水凝膠的制備及表征 學院： 化工與材料工程學院 專業(yè)： 應用化學 學號： 姓名： 李晴 指導老師： 馮獻起 顧明廣 教研室主任（負責人）： 顧明廣 2014 年 5 月17 日專心-專注-專業(yè) 文獻綜述前 言本人畢業(yè)設計的論題為銀納米水凝膠的制備及表征。水凝膠的開發(fā)與研究也是探索智能材料的一個重要方向，銀納米水凝膠特殊性能也成了眾多學者重點研究對象；大量的文獻對銀納米粒子及

2、其水凝膠的制備方法做出了介紹，并深入的研究了納米銀粒子的引入對水凝膠性能的影響；本文將在學習其研究成果的基礎上，對銀納米水凝膠的制備及表征等方向做進一步的研究探索。本文根據(jù)國內(nèi)外學者對銀納米水凝膠的研究成果，借鑒他們的成功經(jīng)驗，在銀納米水凝膠研究中作出新的探索實驗，這些文獻給本文很大的參考價值。本文主要查閱近幾年有關銀納米及水凝膠方向研究的期刊文獻。靈敏材料，是能夠感覺到環(huán)境或者它們自身狀態(tài)變化，根據(jù)已有的目標作出判斷，然后改變其功能的材料。作為靈敏材料最重要的一個分支，形狀記憶材料包括形狀記憶合金，形狀記憶陶瓷和形狀記憶聚合物。1941年，Vernon首次提出形狀記憶的概念，然而，直到196

3、0s，將交叉鏈式聚乙烯用于制作高溫收縮管和膠片時，人們才認識到形狀記憶的重要性。1980s后期開始，主要致力于對形狀記憶聚合物開發(fā)，1990s得到加速發(fā)展，僅在過去5-10年當中，就取得有重大意義的進展1。眾所周知，金屬納米材料在力學、光學、催化以及熱學和電學等多方面，相對于傳統(tǒng)材料而言，有著特殊性能，成為最具研究價值的功能材料。水凝膠是一種能夠溶脹于水中，而不會溶解的大分子聚合物，有較好的生物相容性和機械性能，在生物醫(yī)學、形狀記憶等眾多領域有著廣泛的應用。傳統(tǒng)的銀離子有著很強的殺菌性能，而納米銀殺菌能力遠大于銀離子。納米銀可作為復合材料的填充物，如將納米銀添加到氧化硅薄膜，度有此膜的玻璃便會

4、具有光致發(fā)光性；添加納米銀的水凝膠，增加水凝膠的抗菌性等。所以，研究銀納米水凝膠的特殊性能，也成了功能材料研究與開發(fā)的重要課題。近些年來，國內(nèi)外眾多學者在此做出了重大貢獻。1、 國內(nèi)研究綜述1.1銀納米粒子研究概況李世林等2采用化學還原的方法，以硼氫化鈉為還原劑還原硝酸銀制備銀納米溶膠，討論了影響納米米粒子穩(wěn)定性因素：電位絕對值隨時間的延長而降低，溫度和攪拌速度的影響則相反；粒徑大小只與攪拌速度有關，攪拌速度越快粒徑越??；而升高溫度、加快攪拌速度都會提高其穩(wěn)定性。朱純陽等3通過膠體溶液制備法，用硼氫化鈉還原硝酸銀，無塵濾紙吸附制得銀納米粒子，并通過加入不同濃度的熒光素鈉，進行了熒光測定，證明了

5、銀納米膠體溶液對熒光具有增強效應。1.2銀納米水凝膠研究概況楊立群等4采用硼氫化鈉還原法還原硝酸銀，制備納米銀粉，將銀納米分散到卡波母液中制備含納米銀的水凝膠，并對其進行了大腸桿菌和葡萄球菌的抑菌測試，發(fā)現(xiàn)凝膠具有抗菌效果。潘育松等5采用冷凍-解凍循環(huán)處理的方法，制備PVA水凝膠，并研究了不同條件下水凝膠的力學性能和溶脹性能，發(fā)現(xiàn)凝膠的拉伸強度隨其濃度、冷凍-解凍循環(huán)次數(shù)的增加表現(xiàn)出不斷加強的趨勢；溶脹性能與溶脹介質(zhì)表現(xiàn)為協(xié)同效應。范士軍等6以N,N-亞甲基雙丙烯酰胺（MBA）為交聯(lián)劑，過硫酸銨為引發(fā)劑，使得丙烯酰胺首先形成丙烯酰胺預聚體，結(jié)合水合肼還原硝酸銀得到的銀溶膠，分散到PVA溶液中，

6、采用物理交聯(lián)法，經(jīng)冷凍-解凍循環(huán)處理，得到不溶于水的穩(wěn)定地Ag/PAM-PVA水凝膠。以大腸桿菌為模型，對Ag/PAM-PVA水凝膠的抗菌性能進行檢測，證明該了凝膠具有抗菌性。范士軍等7在Ag/PAM-PVA水凝膠研究基礎上，繼續(xù)探索，同樣采用物理交聯(lián)法制得Ag/PVA-PVA水凝膠，測試并分析了以大腸桿菌為代表的抗菌原理，研究發(fā)現(xiàn)銀納米凝膠有明顯的抗菌性主要是納米銀的作用。馮軍強等8采用單寧酸和碳酸鈉還原制備銀溶膠，分散到PVA為溶膠中，裝模靜置后得到Ag/PVA凝膠復合膜，并進一步討論了不同Ag含量時，復合膜的電學性能特征，發(fā)現(xiàn)材料的電阻率和擊穿強度隨銀含量的增加表現(xiàn)出先增大而后減小的趨勢

7、，銀納米的引入，改善了PVA的電學特性。2.國外研究綜述2.1 PVA水凝膠研究概況Haijun Yu 等9通過檸檬酸三鈉還原硝酸銀制得穩(wěn)定的銀溶膠，PVA-PVP溶液滴加到制備好的銀溶膠中，采用冷凍-解凍循環(huán)處理，得到Ag/PVA-PVP水凝膠，并對凝膠進行了進一步的表征。以大腸桿菌和葡萄球菌為模型，分析驗證了Ag/PVA-PVP水凝膠的抗菌性能。Jian-He Yang等10研究了以PVA為基質(zhì)的rGO/PVA復合材料，采用溶劑澆鑄法制備rGO/PVA膜，并表征了不同GO濃度條件下復合材料的性能。Z. H. Mbhele等11研究了銀納米粒子對于聚乙烯醇凝膠性能的影響，通過硼氫化鈉還原硫酸

8、銀制備銀溶膠，并將其混合到聚乙烯醇溶液中得到平均粒徑為5nm 的PVA-Ag水凝膠，并研究討論了PVA-Ag復合凝膠的機械性能和彈性特征，發(fā)現(xiàn)PVA基質(zhì)中引入銀納米粒子，會使PVA熱學和機械性能發(fā)生顯著變化；納米復合膜表現(xiàn)出變形性能。Suman Mahendia等12通過化學還原法制備銀納米粒子，攪拌狀態(tài)下將硝酸銀溶液滴加到冷的硼氫化鈉溶液中，而后滴加一定濃度的PVP（分散劑），將銀溶膠與PVA溶液混合得到PVA-Ag納米復合材料，此方法得到的納米銀平均粒徑約為11±3nm。作者進一步探究了不同銀含量復合材料的介電性能，證實納米銀粒子的填充，不僅能夠增強PVA的傳導性，而且，由于電荷

9、轉(zhuǎn)移復合物的形成，表現(xiàn)出PVA基質(zhì)的電子極化和固有介電異向性。Jian-Tao Zhang等13通過N-異丙基丙烯酰胺(NIPA)、在PVA溶液交聯(lián)的N,N-亞甲基雙丙烯酰胺(MBA)自由基聚合，制備PVA/PNIPA semi-IPN（半互穿聚合網(wǎng)絡）水凝膠。研究發(fā)現(xiàn)，反應速度非?？欤畛湮飳τ诰酆纤俾蕸]有影響。收縮動力學表明，與傳統(tǒng)的PNIPA水凝膠相比，semi-IPN水凝膠響應速度更快，而且PVA含量越高響應速度越快；研究成纖維細胞發(fā)現(xiàn)，所有的IPN水凝膠均沒有毒性，為此類材料可以應用于生物醫(yī)學領域提供實驗依據(jù)。Gheorghe Fundueanu等14通過PVA和戊二醛懸浮交聯(lián)的方

10、法制備熱敏型、PH敏感型PVA微球體，研究發(fā)現(xiàn)，這種PVA微球體隨體積密度的增加，表現(xiàn)出更為緊密的內(nèi)部結(jié)構，而且，高度的保水性表明嵌入N-異丙基丙烯酰胺和羥甲基丙烯酸共聚物(poly(NIPAAm-co-HMAAm)的數(shù)量增加能夠增加微球體的親水性；實驗證明，PH敏感群（-COOH）的引入，并不會改變水凝膠的想轉(zhuǎn)變溫度；通過靜電作用載入藥物后熱敏性能不會消失，藥物釋放通過基質(zhì)的溶脹和消溶完成，并不會破壞藥物與-COOH群間的離子鍵。Xingjie Zan等15通過氧等離子體處理、紫外引發(fā)接枝聚合及化學接枝等方法進行多步反應，以PVA水凝膠薄層基質(zhì)作為還原反應器，制備可靠的、生物降解性的PLLA

11、-PVA銀納米水凝膠，為制備具有協(xié)調(diào)性能的多功能膜材料提供了一種通用的途徑；實驗發(fā)現(xiàn)，物理交聯(lián)的PVA嵌入納米銀粒子在PLLA（聚乳酸）表面能夠進行有效的修飾，銀納米粒子嵌入使得PLLA-PVA水凝膠具有良好的抗菌性，并能有效的抑制細胞粘附。2.2 其他水凝膠研究概況Y. Murali Mohan等16提出了一種新的銀納米水凝膠的制備方法，以異丙基丙烯酰胺（NIPAM）和丙烯酸鈉（SA）為載體，過硫酸銨為引發(fā)劑，N,N-亞甲基雙丙烯酰胺（MBA)和四甲基乙二胺(TEMED)發(fā)生自由基聚合，得到具有網(wǎng)狀結(jié)構的水凝膠；此類凝膠充分溶脹后，交聯(lián)的網(wǎng)絡作為納米粒子反應器。將溶脹后的凝膠浸于硝酸銀溶液中

12、，得到含銀離子的水凝膠，再浸于硼氫化鈉溶液，還原銀離子銀，最終得到粒徑約為3nm的銀納米水凝膠。并進一步驗證了此法制備的銀納米水凝膠的良好抗菌性能。Nadia Baït等17采用傳統(tǒng)的自由基聚合方法制備水凝膠作為壓敏型膠黏劑，通過共聚單體（丙烯酰胺和甲基丙烯酸羥乙酯）、交聯(lián)劑（N,N-亞甲基雙丙烯酰胺）和引發(fā)劑（過硫酸鉀）水溶液分別進行核磁共振及流變性/粘性實驗，在上述溶液中添加膠乳，制備憎水凝膠納米復合材料；該水凝膠納米復合材料在具有膠黏作用可吸附大量的賦型劑，而不會失去粘合特性或彈性。Bastien Léger,等18通過釕納米粒子催化劑填充到超分子環(huán)糊精水凝膠基質(zhì)中，

13、闡述體溫調(diào)節(jié)的催化過程，系統(tǒng)的重復使用性；超分子環(huán)糊精基水凝膠室溫下穩(wěn)定存在，高溫下活化；水凝膠中穩(wěn)定的釕納米催化劑可以通過樣品的相分離法重新獲得并回收。You Feng Yue等19將衣康酸二辛酯、丙烯酰胺、N,N-亞甲基雙丙烯酰胺、在含有十二烷基硫酸鈉、艷佳固（引發(fā)劑）的溶液中進行自由基聚合，制備PDGI/PAAm凝膠；將凝膠浸于丙烯酸（AAc）、N,N-亞甲基雙丙烯酰胺、艷佳固溶液中至達到平衡，聚丙烯酸與聚丙烯酰胺形成一種互穿網(wǎng)絡，最終得到光子水凝膠（PDGI/PAAmPAAc)。研究發(fā)現(xiàn)這是一種機械能力強，能夠?qū)崿F(xiàn)對溫度、PH及應力/應變響應的光子水凝膠，并且由于水凝膠中軟質(zhì)層聚丙烯酸

14、和聚丙烯酰胺鍵的結(jié)合-斷裂，使其表現(xiàn)出良好的熱致變色性。Jui-Yang Lai等20研究多孔凝膠作為細胞層載體的傳輸系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)冷凍干燥法得到的凝膠在體內(nèi)外兼容效果最好，在眼的前段組織沒有擠壓的前提下具有最好的溶脹特性，這種生降解型凝膠能夠促進細胞層間的轉(zhuǎn)換避免外來載體在體內(nèi)長期存在。結(jié) 論通過以上文獻綜述，不難發(fā)現(xiàn)：隨著科學技術的不斷發(fā)展進步，智能材料的研究在世界范圍內(nèi)已引起眾多科學工作者的密切關注。對于水凝膠的研究，除了傳統(tǒng)的自由基聚合方法，國內(nèi)學者常常分兩步走-制備納米粒子，將粒子分散到凝膠基質(zhì)中；而國外學者則將凝膠基質(zhì)作為納米粒子的反應器，相對來說制備的納米粒子粒徑較小，并且不用考慮納

15、米粒子生成后發(fā)生團聚的現(xiàn)象。智能水凝膠作為新型功能高分子，能對外界環(huán)境刺激如溫度、溶劑、PH、磁場、電場等能感知并做出響應，而且，納米銀粒子的引入使其具有抗菌性，水凝膠已經(jīng)廣泛應用于分子器件、調(diào)光材料等領域，特別是生物醫(yī)學領域，做藥物釋放載體。形狀記憶聚合物代表了一類典型的聚合物材料，具有多樣的化學組成、機械性能、及力學響應。對形狀記憶聚合物的研究已有半個世紀，在基礎結(jié)構、機理和原理、可行性刺激、有效機能、相關的應用等領域，已經(jīng)建立了相對較完整的研究框架，近10年關于形狀記憶聚合物出版物數(shù)量明顯增加，這也表明形狀記憶聚合物已成為國內(nèi)外科研工作者的重要研究課題，不管是學術研究還是實際應用都受到越

16、來越多人的關注。參考文獻1Jinlian Hu,Yong Zhu, et al.Recent advances in shape-memory polymers: Structure, mechanism,functionality,modeling and applicationsJ.Progress in Polymer Science ,2012,37:1720 1763.2李世琳,毛健等.納米銀溶膠穩(wěn)定性的影響機制研究J.稀有金屬材料與工程，2008，37(8)：1436-1439.3朱純陽，賀軍輝.納米銀膠體顆粒制備新方法及其熒光增強效應研究J.影像科學與光化學，2008，26(6)

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