聚苯胺-TiO2-Fe3O4多元復(fù)合物的制備及電磁功能和生物傳感研究.pdf

1、吸波材料是一種重要的軍民兩用電磁功能材料，是指能夠吸收入射的電磁波并將電磁能轉(zhuǎn)化為熱能而消耗或使電磁波因干涉而消失的一類材料。吸波材料在軍事上主要是減少或者消除雷達(dá)、紅外等對目標(biāo)的探測，另外在民用電磁污染防止上也有重要的應(yīng)用價值。目前開發(fā)新型吸波材料要滿足厚度薄、質(zhì)量輕、頻帶寬、吸收強等要求。而有機(jī)/無機(jī)納米復(fù)合物以其同時具有無機(jī)材料優(yōu)越的光、電、磁等性質(zhì)，及有機(jī)材料優(yōu)良的加工性能、生物相容性等特征成為當(dāng)前吸波材料的研究熱點。本文以制備

2、性能優(yōu)良的微波吸收材料為主要研究方向，系統(tǒng)的研究了二元無機(jī)TiO2-Fe3O4納米復(fù)合物的吸波性能和生物傳感功能，有機(jī)/無機(jī)三元聚苯胺/TiO2-Fe3O4及聚苯乙烯-Fe3O4-TiO2/聚苯胺多元復(fù)合物的吸波性能，對它們的電磁損耗及吸波機(jī)理進(jìn)行了討論。
　　 (1)通過改性溶膠法制備了Fe3O4納米粒子均勻彌散于TiO2中的TiO2-Fe3O4二元納米復(fù)合物，再在不同pH條件下原位聚合生長聚苯胺(PAn)，獲得了三元包覆納米

3、復(fù)合物PAn/TiO2-Fe3O4。采用透射電鏡(TEM)、紅外光譜(FT-IR)、粉末X-射線衍射(XRD)及電磁測量等手段對TiO2-Fe3O4和PAn/TiO2-Fe3O4的形貌、結(jié)構(gòu)及性能進(jìn)行了表征。實驗結(jié)果表明，通過調(diào)節(jié)TiO2溶膠形成及包覆過程溫度、介質(zhì)pH值，能獲得Fe3O4納米粒子均勻彌散于TiO2中的二元納米復(fù)合物，且其中TiO2為銳鈦礦結(jié)構(gòu)，F(xiàn)e3O4為立方晶系，而形成的三元復(fù)合物PAn/TiO2-Fe3O4則呈現(xiàn)微

4、米纖維結(jié)構(gòu)。二元復(fù)合物TiO2-Fe3O4在2-18 GHz范圍內(nèi)吸波效果不佳，由于TiO2-Fe3O4良好的生物相容性，利用TiO2-Fe3O4構(gòu)建了TiO2-Fe3O4/OPs-BChE/LPA-anti-BChE夾心式免疫傳感器，用于神經(jīng)遞質(zhì)中標(biāo)志物-磷酸化丁酰膽堿酯酶的檢測。該傳感器可以定量的分析人體血液中磷酸化BChE的含量，在生物檢測低劑量有機(jī)磷農(nóng)藥的含量方面良好的應(yīng)用前景。三元復(fù)合物中Fe3O4和TiO2的的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為

5、6.4％和15.8％時，PAn/TiO2-Fe3O4在13.6GHz處具有最大的反射損耗-36.4 dB，小于-10 dB的吸收帶寬達(dá)到4.4GHz，具有良好的吸波性能。
　　 (2)采用聚苯乙烯(PS)模板法合成出PS/Fe3O4-TiO2/PAn四元納米復(fù)合物，研究發(fā)現(xiàn)復(fù)合物中Fe3O4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅為3.28％時仍表現(xiàn)出超順磁性，其飽和磁化強度為0.0801 emu·g-1。調(diào)節(jié)了四元組分的含量，發(fā)現(xiàn)當(dāng)Fe3O4和TiO2質(zhì)

6、量分?jǐn)?shù)分別為3.28％和6.82％的PS/Fe3O4-TiO2/PAn具有優(yōu)良的吸波性能，在3mm厚度時其最大反射損耗達(dá)-37.6 dB，小于-10dB的帶寬為3.52 GHz，除去部分硬模板PS后的復(fù)合物R-PS/Fe3O4-TiO2/PAn在3mm厚度時其最大反射損耗高達(dá)-48.9 dB，小于-10 dB的帶寬為3.36 GHz，硬模板PS的使用沒有拓寬復(fù)合物的帶寬，但是大大增加了復(fù)合物反射率，PS的使用在一定程度上提高了復(fù)合材料的