納米氧化鋁粉體表面修飾方法
納米氧化鋁是光學單晶、精細陶瓷、精密拋光材料、濕敏性傳感器等的重要原料，廣泛應(yīng)用于材料、微電子及宇航工業(yè)等高科技領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景。
然而由于納米氧化鋁粉體粒子具有高的表面活性和表面能，自身極易團聚，致使其表面能降低，表面活性降低，導(dǎo)致了納米粒子許多優(yōu)異的性能喪失。因此，納米氧化鋁粉體粒子優(yōu)異性能的發(fā)揮是以粒子在介質(zhì)中的分散為前提和基礎(chǔ)的，對納米粉體粒子表面修飾成為必然趨勢。
一、納米氧化鋁粉體表面修飾目的
納米氧化鋁粉體經(jīng)表面改性后，其吸附、潤濕、分散等一系列表面性質(zhì)都將發(fā)生變化，有利于顆粒保存、運輸及使用。
通過修飾納米粒子表面，可以達到以下目的：
1、改善納米氧化鋁粉體的分散性，消除了粒子表面的帶電效應(yīng)，防止了團聚。同時，在粒子之間存在一個勢壘，在合成燒結(jié)過程中顆粒也不易長大。
2、提高納米氧化鋁粉體粒子的表面活性，為納米粒子的偶聯(lián)、接枝創(chuàng)造了條件。
3、改善納米氧化鋁粉體粒子與分散介質(zhì)之間的相容性，使之與分散介質(zhì)達到良好的浸潤狀態(tài)。
二、納米氧化鋁粉體表面修飾方法
目前，根據(jù)修飾劑與納米氧化鋁粉體粒子表面的作用機理，可將納米氧化鋁的修飾方法分為表面物理修飾和表面化學修飾。
1、表面物理修飾
表面物理修飾一般是指利用修飾劑對納米氧化鋁粒子的物理作用，如利用范德華力的吸附、涂覆和包覆等，或指純粹物理手段對納米粉體實施表面改性的方法，如超聲處理、光電子輻照處理以及熱處理和等離子體處理。常見修飾方法有吸附、包覆、光輻射處理等。
（1）吸附
納米氧化鋁粒子在水溶液中分散性極差，易團聚。使用表面活性劑可以防止納米粒子的團聚，使其分散更均勻。表面活性劑帶有兩個極性不同的集團，極性的親水基團與水相溶，非極性的親油基吸附到粒子的表面，這樣在粒子表面活性劑向外伸展形成粒子束，阻止了顆粒間的相互接觸，避免團聚的發(fā)生。
（2）包覆
與吸附方法一樣，包覆也是通過范德華力等將異質(zhì)材料沉積在納米氧化鋁的表面，形成核層為納米氧化鋁，殼層為與氧化鋁無化學結(jié)合的“核一殼”結(jié)構(gòu)，防止粒子間的團聚，通常包覆量較吸附量更大些。
（3）輻照處理
輻照技術(shù)是用電離輻射與物質(zhì)相互作用產(chǎn)生的物理化學等效應(yīng)的一門新技術(shù)，利用高能射線與物質(zhì)相互作用，在短時間內(nèi)把能量傳遞給氧化鋁，使氧化鋁表面發(fā)生電離和激發(fā)變化，產(chǎn)生各種效應(yīng)，從而達到氧化鋁粒子的改性。例如，紫外處理的納米氧化鋁粉體粒子，分散性能夠得到較大程度的改善。
（4）其它方法
實際上，在納米粉體分散方面可用到物理修飾方法很多，如表面沉積、表面化學鍍等，往往形成氧化鋁基的復(fù)合材料，提高納米粒子分散性的同時，也在一定程度上掩蓋了納米粒子本身特性。
2、化學修飾方法
納米氧化鋁表面殘留部分羥基及剩余電荷，利用這種性質(zhì)可有目的地選擇改性劑使之進行化學反應(yīng)，改變氧化鋁表面的結(jié)構(gòu)和狀態(tài)，達到表面改性的目的。納米氧化鋁表面化學修飾常見的方法有以下幾種：偶聯(lián)劑法、接枝法、接枝一包覆法。
（1）偶聯(lián)劑法
納米氧化鋁粒子表面能較高，與表面能比較低的有機體系親和性差。當兩者共混時，容易形成相分離。解決方法通常采用偶聯(lián)技術(shù)。偶聯(lián)劑一般是雙功能基團的化合物，可同時與無機物和有機物反應(yīng)，當偶聯(lián)劑處理時，其一端與氧化鋁表面的羥基結(jié)合，另一端與分散介質(zhì)作用。常用于納米氧化鋁表面處理的偶聯(lián)劑有硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑等。
（2）接枝法
納米氧化鋁的表面存在活性的羥基，以羥基作為接枝反應(yīng)的活性點，接枝油溶性基團，接枝物一般為小分子，本質(zhì)上偶聯(lián)處理也等同于接枝。該方法優(yōu)點是接枝的量可以控制，效率較高。常見的接枝小分子有硬脂酸、4，4 - 二苯基甲烷二異氰酸、甲基 - 2，4 - 二異氰酸酯等。
（3）接枝一包覆法
接枝一包覆法先通過接枝或偶聯(lián)技術(shù)在納米氧化鋁表面形成一層有機物（多為小分子），然后再用引發(fā)劑使單體在粒子表面有機層上接枝聚合，最后形成以氧化鋁為核，聚合層為殼層的無機一有機“核一殼”式結(jié)構(gòu)。接枝一包覆法的優(yōu)點是殼層厚度可以通過有機物加入量來控制。
三、小結(jié)
目前，表面修飾在納米材料的制備、分散和改性等方面受到了廣泛的重視，應(yīng)用的表面修飾劑的種類也越來越多，修飾劑的合成技術(shù)也得到了很大的發(fā)展。
納米氧化鋁粉體的表面修飾研究主要發(fā)展方向為：
（1）研究納米氧化鋁粉體粒子的表面特性，以便有針對性地對其改性；
（2）利用研究的結(jié)論對粒子的表面特性進行分析，確定表面修飾劑的類型及處理工藝；
（3）開發(fā)新型表面修飾劑。
