本论文采用微乳液法、水热合成、化学沉积法、超声化学法等制得具有核壳、棒状、花状等结构的纳米银复合材料。采用红外光谱(IR)、紫外-可见光谱(UV-vis)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)等方法对纳米银复合物的微观结构以及组成进行了分析,同时测定了纳米复合物的红外发射率(8-14 μm),得到以下结论： 1、银/二氧化硅(Ag@SiO2)和银/二氧化钛(Ag@TiO2)核壳纳米复合材料的制备和表征 在TX-100/环己烷/正己醇/水组成的油包水(W/O)体系中,采用微乳液法分别制得了粒径约50-100 nm的Ag@TiO2和Ag@SiO2核壳纳米粒子。考察了催化剂氨水加入的先后和微乳液R值(R=n水/n表面活性剂)的大小对Ag@SiO2核壳纳米粒子形成的影响以及不同浓度的异丙醇钛(TIPP)对形成TiO2壳厚的影响。结果表明：该核壳纳米粒子的内核为面心立方的金属Ag,外壳分别为无定型的TiO2和SiO2。在制备过程中,TEOS水解用催化剂氨水若先加入,易得到核壳结构的Ag@SiO2纳米粒子,反之则易形成负载型Ag/SiO2复合物。随着R值(R=n水/n表面活性剂)的增加,Ag核的粒径变大,纳米粒子逐渐由单核变成多核。Ag@TiO2核壳纳米粒子的外壳厚度随着异丙醇钛(TIPP)浓度的增加由2 nm增至10 nm。被TiO2或SiO2包覆后Ag核的紫外共振吸收峰与纯胶体Ag相比发生了微弱红移。高反射性能的金属Ag的引入使该核壳结构复合物的红外发射率明显降低,Ag@TiO2和Ag@SiO2核壳纳米粒子的红外发射率最低可降至0.483和0.522。Ag@TiO2核壳纳米粒子的红外发射率随着外层结晶性能的提高而下降。增大银核、减小壳厚有利于降低核壳纳米粒子的红外发射率。 2、二氧化硅/银/二氧化钛(SiO2/Ag/TiO2)“三明治”夹心复合材料的制备和表征 将超声波细胞粉碎技术和传统的DMF还原Ag+技术相结合,将SiO2表面Ag种子化,而后以甲醛为还原剂生长Ag壳,制得SiO2/Ag核壳复合粒子,并以此为基底,进一步水解沉积TiO2,得到SiO2/AgTiO2“三明治”夹心多层复合粒子。考察了反应次数、时间和功率对Ag种子生长的影响以及Ag+浓度对Ag壳生长的影响。结果表明：得到的Ag壳为面心立方结构,该多层复合粒子高温热处理后,最外层无定型的TiO2向锐钛矿型转化。在Ag种子化过程中,PVP的添加加速了Ag+的成核和生长,在超声功率800 W,反应时间30 min下,大小均一的Ag纳米粒子均匀地分散在SiO2表面,随着反应次数的增加,SiO2表面的Ag纳米粒子的尺寸和密度逐渐增大。在无机材料中引入金属Ag,其高的反射性能使得到的SiO2/Ag核壳复合粒子和SiO2/Ag/TiO2多层复合粒子的红外发射率显著降低。其中,SiO2/Ag核壳复合粒子的红外发射率比SiO2表面Ag种子化后得到的SiO2/Ag(sd3)的要更低,为0.410。SiO2/Ag/TiO2“三明治”夹心多层复合粒子的红外发射率也较低,与SiO2/Ag核壳复合粒子相比略有升高。不同晶型TiO2外层的SiO2/Ag/TiO2复合粒子的红外发射率值也不同,壳层为锐钛矿型TiO2的Ag@TiO2核壳纳米粒子(SiO2/Ag/TiO2(anatase))的红外发射率值比壳层为无定型和混合晶型的要低,为0.557。 3、二氧化硅/二氧化锆/银(SiO2/ZrO2/Ag)多层核壳复合材料的制备和表征 合成了一种新型的二氧化硅/二氧化锆/银(SiO2/ZrO2/Ag)多层核壳型复合材料。首先,采用水解沉积法在SiO2微球表面沉积ZrO2层,得到二氧化锆包覆的SiO2/ZrO2核壳型复合氧化物。以SiO2/ZrO2为基底,采用Ag种子生长法进一步在其上生长完整的Ag壳,得到SiO2/ZrO2/Ag多层核壳复合物。结果显示：该复合物呈现明显的多层核壳结构。随着沉积次数的增加,ZrO2在SiO2表面的含量增加,包覆趋于完整。ZrO2层经高温热处理可分别形成单斜和四方两种晶型。最外的Ag壳为面心立方结构。ZrO2层沉积在SiO2表面后,得到的SiO2/ZrO2核壳复合粒子的红外发射率较基底SiO2的有所降低。不同的ZrO2包覆量得到的SiO2/ZrO2核壳复合物具有不同的红外发射率,在一定的包覆量下达到最低。另外,ZrO2的晶型也影响着复合材料的红外发射性能。ZrO2为单斜晶的SiO2/ZrO2核壳复合物的红外发射率值比ZrO2为四方晶时的更小。Ag壳进一步沉积后,得到的SiO2/ZrO2/Ag核壳复合物的红外发射率显著降低,至0.251。ZrO2层和SiO2之间的界面作用以及金属Ag的高反射性能解释了该复合材料红外发射率降低的原因。 4、不同形貌氧化锌的制备和表征 在水热条件下,合成了球形、棒状、束状、雪花状和花状等不同微观形貌的ZnO粒子。研究不同的表面活性剂,溶液pH值,反应温度等对ZnO形貌的影响,探讨各种形貌ZnO的形成机理。结果表明：在短链聚乙二醇(PEG)的作用下,得到的ZnO为球形；采用长链PEG,同时增加溶液的pH,提高反应温度,有利于得到棒状ZnO颗粒；加入十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)容易得到雪花状和花状ZnO。各产物均为六方纤锌矿结构的ZnO,且结晶性良好。不同结构的表面活性剂与ZnO晶核之间的相互作用,导致了ZnO形貌的变化。经红外发射率测试后发现,不同形貌的ZnO粒子具有不同的红外发射率。其中花状结构的ZnO的发射率值最低,为0.673。该结构材料能有效降低对入射辐射的吸收能力,最终导致发射率降低。 5、氧化锌/银(ZnO/Ag)复合材料制备和表征 采用化学沉积和一步水热两种方法合成了ZnO/Ag复合粒子。化学沉积法中,先将ZnO棒用Sn2+功能化后,利用Sn2+的还原性还原Ag+,形成Ag单质修饰的ZnO棒表面,得到ZnO/Ag复合粒子。在水热法中,Ag由葡萄糖还原Ag2O得到,锌盐在碱性条件下转化为ZnO微晶。考察了Ag纳米粒子的加入对ZnO/Ag复合粒子形貌的影响。初步探讨了不同形貌ZnO/Ag复合粒子的形成机理。结果表明：复合物由六方纤锌矿结构的ZnO和面心立方结构的Ag纳米粒子组成,且具有良好的结晶性。一步水热法中,随着Ag纳米粒子的添加,复合粒子由花状结构向棒状转变,最终变为花状。当Ag+的浓度较低时,即Ag纳米粒子较小,容易得到棒状结构的复合粒子,随着Ag+的浓度的增加,得到的较大尺寸的Ag纳米粒子诱导ZnO生长趋于花状。不同尺寸的Ag纳米粒子与ZnO晶核之间不同的相互作用,导致了复合物形貌由花状向棒状转变,最终又形成花状结构。棒状或花状ZnO/Ag复合粒子的红外发射率较单一的棒状和花状ZnO的明显降低。单一的棒状ZnO的红外发射率值较高,随着具有高反射性能的金属Ag的添加,得到的棒状ZnO/Ag复合物的红外发射率显著降低至0.763。随着Ag沉积量的增加,棒状ZnO/Ag复合物的红外发射率值进一步减小至0.655。采用水热法合成得到的花状ZnO/Ag复合物的红外发射率值最低可至0.329。 6、胶原基复合材料的制备和表征 采用接枝共聚和反相微乳液两种方法分别制备胶原接枝聚甲基丙烯酸甲酯共聚物(Col-g-PMMA)和TiO2包覆Ag的核壳纳米粒子(Ag@TiO2),并用纯胶原(Col)、制得的胶原接枝共聚物分别和Ag@TiO2核壳粒子超声复合,得到Col/Ag@TiO2和Col-g-PMMA/Ag@TiO2复合粒子。同时,制备了胶原层修饰的SiO2/Col复合物。考察了胶原在二氧化硅表面的吸附行为,形态变化和吸附量。结果表明：胶原层在SiO2表面的吸附形态随胶原浓度的增加从线型到微纤维变化。胶原吸附量随着胶原浓度的增加而增大,而随溶液pH值的增加而减小。氢键、配位、静电作用控制着胶原分子和接枝胶原在SiO2、Ag@TiO2核壳粒子表面的吸附。SiO2/Col复合物的红外发射率较胶原和SiO2的明显降低,最低至0.512。随着胶原吸附量的增加,SiO2/Col复合物的红外发射率先减小后增大。Col-g-PMMA/Ag@TiO2复合物的红外发射率较单一的Col-g-PMMA和Ag@TiO2核壳纳米粒子的红外发射率也有所下降,而较Col/Ag@TiO2略高,但热稳定性有所提高。胶原与SiO2,胶原接枝共聚物纳米颗粒和核壳粒子之间较强的复合协同效应降低了复合物的红外发射率。