含有MnO2纳米颗粒的聚丙烯酰胺/聚（乙烯醇）（PAM/PVA）共聚物混合物的结构、形态和光学性质，其中MnO2纳米颗粒的浓度各不相同

《BMC Chemistry》：Structure, morphology, and optical properties of polyacrylamide/poly (vinyl alcohol) (PAM/PVA) polymer blend containing MnO? nanoparticles at different concentrations

　　

摘要

通过溶液浇铸法将二氧化锰（MnO₂）纳米颗粒掺入聚丙烯酰胺/聚乙烯醇（PAM/PVA）聚合物混合物中，研究了MnO₂含量（0.1%、0.5%和1.0%（重量））对复合材料结构和光学性能的影响。这项工作的创新之处在于证明了即使掺入极低浓度的MnO₂，也能通过强烈的界面作用有效改变PAM/PVA混合物的光学性质，同时保持其结构完整性，从而为调控聚合物纳米复合材料的性能提供了一种有效方法。X射线衍射证实了PAM/PVA混合物具有半晶态特性，并且MnO₂纳米颗粒成功掺入其中而没有改变聚合物基体；傅里叶变换红外（FTIR）光谱表明聚合物基体与MnO₂表面物种之间存在强烈的界面作用，这暗示了化学键的形成以及局部电子环境的改变。扫描电子显微镜（SEM）和能量色散X射线（EDX）分析显示，在低浓度下纳米颗粒分散均匀，而在较高浓度下会出现聚集现象，伴随表面形态的变化。紫外-可见光光谱（UV–Vis光谱）显示吸收能力逐渐增强，光学带隙从4.27 eV（原始状态）降至4.00 eV（1 wt.% MnO₂），同时折射率也有所增加。PAM/PVA–MnO₂纳米复合材料可调的光学响应表明其在柔性光电学、传感器和储能器件领域的应用潜力。

通过溶液浇铸法将二氧化锰（MnO₂）纳米颗粒掺入聚丙烯酰胺/聚乙烯醇（PAM/PVA）聚合物混合物中，研究了MnO₂含量（0.1%、0.5%和1.0%（重量）对复合材料结构和光学性能的影响。这项工作的创新之处在于证明了即使掺入极低浓度的MnO₂，也能通过强烈的界面作用有效改变PAM/PVA混合物的光学性质，同时保持其结构完整性，从而为调控聚合物纳米复合材料的性能提供了一种有效方法。X射线衍射证实了PAM/PVA混合物具有半晶态特性，并且MnO₂纳米颗粒成功掺入其中而没有改变聚合物基体；傅里叶变换红外（FTIR）光谱表明聚合物基体与MnO₂表面物种之间存在强烈的界面作用，这暗示了化学键的形成以及局部电子环境的改变。扫描电子显微镜（SEM）和能量色散X射线（EDX）分析显示，在低浓度下纳米颗粒分散均匀，而在较高浓度下会出现聚集现象，伴随表面形态的变化。紫外-可见光光谱（UV–Vis光谱）显示吸收能力逐渐增强，光学带隙从4.27 eV（原始状态）降至4.00 eV（1 wt.% MnO₂），同时折射率也有所增加。PAM/PVA–MnO₂纳米复合材料可调的光学响应表明其在柔性光电学、传感器和储能器件领域的应用潜力。