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，廣泛應用于材料、微電子及宇航工業(yè)等高科技領域，具有廣闊的應用前景。

一、納米氧化鋁粉體表面修飾目的

納米氧化鋁粉體經表面改性后，其吸附、潤濕、分散等一系列表面性質都將發(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，防止了團聚。同時，在粒子之間存在一個勢壘，在合成燒結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之間的相容性，使之與分散介質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。

吸附方法示意圖

（2）包覆

與吸附方法一樣，包覆也是通過范德華力等將異質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合的“核一殼”結構，防止粒子間的團聚，通常包覆量較吸附量更大些。

包覆方法示意圖

（3）輻照處理

輻照技術是用電離輻射與物質相互作用產生的物理化學等效應的一門新技術，利用高能射線與物質相互作用，在短時間內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，產生各種效應，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，利用這種性質可有目的地選擇改性劑使之進行化學反應，改變氧化鋁表面的結構和狀態(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。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，當偶聯(lián)劑處理時，其一端與氧化鋁表面的羥基結合，另一端與分散介質作用。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。

鈦酸酯偶聯(lián)劑法方法示意圖

（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的活性點，接枝油溶性基團，接枝物一般為小分子，本質上偶聯(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。

接枝法示意圖

（3）接枝一包覆法

接枝一包覆法先通過接枝或偶聯(lián)技術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”式結構。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。

納米氧化鋁微觀形貌

（形成以氧化鋁為核，聚合層為殼層的無機一有機“核一殼”式結構）

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以上內容來自小編zzj 2021.4.13