[发明专利]一种对物质的表面进行包裹改性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对物质进行改性的方法，尤其涉及一种在高浓度氨水中对物质表面进行二氧化硅、硅烷包覆或改性的方法，属于无机功能材料技术领域。

背景技术

在过去的几十年中，材料科学不断地朝着交叉领域的方向发展，人们的研究不再局限于以往传统化合物，而转向对有机、无机、高分子以及生物材料的杂化。在众多的杂化材料中，核壳材料因其组成、大小和结构排列的不同而具有特殊的光、电、磁、热和化学性质，近年来备受科学家的关注。

具有核壳结构的复合低维纳米材料，其内部和外部分别富集不同成分，显示出特殊的双层或者多层结构，提供了将不同材料的优点集中到同一种体系中的可能；通过核与壳的功能复合与互补，调制出有别于核或壳本身的性能的新型功能材料，其应用和构建的必要性在各个领域越来越显著。比如，V₂O₃和VO₂材料具有优异的光学、电学、磁学性质，从而使它们在热敏电阻材料、光电开关材料、智能窗材料、智能控温材料、红外探测材料、非线性电阻材料、气敏传感器、抗激光材料、光存储等领域具有广泛的应用前景。但是这些材料有一个致命的弱点，即，若长期曝露在空气中容易被空气中的氧气氧化。而如果在其表面包覆一层致密稳定的SiO₂，则能明显提高其抗氧化性能，使其使用寿命延长。再比如在有毒物质表面包覆一层SiO₂，可以大大降低其毒性。总之，复合材料具有一些单一材料没有的性能，大大提高一些材料的应用前景。

一些材料由于单独使用由于存在与其他辅助材料的相容性问题，其效果受到大大得限制。而如果对这些材料进行改性，在材料的表面增加丰富的官能团，可以提高和拓展材料的本身性能及应用前景。比如TiO₂具有独特的光催化性、优异的颜色效应以及紫外线屏蔽等功能，在光催化剂、化妆品、抗紫外线吸收剂、功能陶瓷、气敏传感器件等方面具有广阔的应用前景。而如果对TiO₂的表面进行修饰，可以明显提高其光催化性能等。

在橡胶、塑料、树脂中添加无机填料，可以形成杂化材料，提高材料的综合性能，但由于相容性问题，在一般情况下必须对无机填料进行表面改性，以提高填料和有机高分子材料的相容性。

对于核壳材料的制备以及对材料的表面进行改性，目前有一些报道，但是这些方法普遍比较繁琐，过程复杂，成本高，很难找到简易的方法；而且，这些方法一般都是只对一种或者两种物质有效，实用范围有限，不能同时对一列物质进行包覆与改性，大大限制了它们的应用范围。目前，关于物质表面包覆SiO₂日益增加，但是这些方法都是在一种物质表面包覆，没有普适性。包覆SiO₂与改性的过程基本是将被包覆与改性物，TEOS或者硅烷偶联剂，乙醇，水等混合，然后再加入酸(如HCl)调节pH为3～5或者碱(如NaOH，氨水等)调节pH为8～9(换算为氨的浓度为0.005mmol)，从而得到产品。而此类方案最大的问题是只能适应于一种或者有限的几种物质的制备，如果改用其它物质，则反应条件要进行很多改变。其中，如果将酸性或者碱性进一步加强，烷氧基硅烷则很容易凝胶。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种对物质的表面进行包裹改性的方法，从而克服现有技术中的不足。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

该对物质的表面进行包裹改性的方法包括如下步骤：

(1)将待包裹改性的原料物质与醇、水和氨水均匀混合形成分散液；

(2)在步骤(1)所获分散液中加入烷氧基硅烷形成混合反应体系，并使所述混合反应体系在设定温度条件下充分反应，从而获得表面包覆SiO₂和/或活性基团的目标产品。

进一步的，所述原料物质包括粒径为2nm～1cm的固体颗粒或胶体粒子。

进一步的，所述原料物质的材料可选自金属氧化物、氢氧化物、金属、盐、C和SiO₂中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。