项目名称: 瞬时纳米沉淀法可控制备纳米银及其颗粒生长规律的SAXS研究

项目编号: No.21476143

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 有机化学

项目作者: 郭旭虹

作者单位: 石河子大学

项目金额: 90万元

中文摘要: 针对纳米银制备过程中粒径大小尤其是粒径分布不易控制的普遍问题,本项目利用自行设计和制备的多通道涡流混合器,通过化学反应和大分子组装相耦合的瞬时纳米沉淀法,制备粒径大小及分布可控的纳米银,并利用小角X光光散射的在线观测,探索纳米金属成核和生长的规律以及粒径调控机理。首先通过点击反应制备生物相容性的改性淀粉表面活性剂,然后利用它们在银纳米粒子表面的组装,控制粒子的生长。多通道涡流混合器可以让多原料组分瞬间均匀混合,实现纳米银的均匀成核和可控生长,利用上海光源的小角X光光散射装置,可在多通道涡流混合器的出口原位研究纳米银在不同工艺参数下的生长规律。最后采用CFD模拟并结合热力学参数建模,优化操作参数及多通道涡流混合器的设计。项目提出了制备纳米银的新方法,结合小角X光光散射技术能为揭示纳米金属粒子的成核和生长机理提供新思路,从而为纳米银的可控制备及其在催化、传感器、杀菌和造影等领域的应用奠定基础。

中文关键词: 小角X光光散射;材料化工;高分子表面活性剂;纳米银;瞬时纳米沉淀法

英文摘要: Aiming at saving the general problem of uncontrollable size and size distribution of silver nano-particles during preparation, multi-inlet vortex mixer will be designed and prepared by ourself. Silver nano-particles with controlled size will be prepared by using flush nano-precipitation method coupling the chemical reaction and macromolecular assembly. By means of in-situ observation of small angle X-ray scattering, the nucleation and growth of metal nano-particles as well as their particle size controlling mechanisum will be explored. First of all, biocompatible modifed starch surfactant will be synthesized by click reaction. Then, the growth of nano-particles will be controlled due to the assembly on the particle surface by starch surfactants. Multi-inlet vortex mixer can realize the instantaneous mixing of many components of raw materials, and thus the homogeneous nucleation and controllable growth of silver nano-particles. Using the small angle X-ray scattering in Shanghai Synchrotron Radiation Facility, the growth of silve nano-particles under varous process parameters will be investigated in-situ in the outlet of multi-inlet vortex mixer. Finally, using CFD simulation combining with the thermodynamic modeling, the operating parameters and the design of muli-inlet vortex mixer will be optimized. A novel way to prepare silve nano-particles is presented in this project. Combining with the small angle X-ray scattering, a new way of reavealing metal nano-particle nucleation and growth mechanism will be provided, which lays the foundation for controllable preparation of silve nano-particle applications and their applications in catalysis, sensor, sterilization and imaging.

英文关键词: SAXS;Materials Chemical Engineering;Polymer surfactant;nano silver;Flash nanoprecipitation

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