高溫熱解法大規(guī)模制備碗狀和籠狀微球的探索及其機理研究.pdf

1、由于亞微米尺寸的膠體微粒具有獨特的結(jié)構(gòu)與性能，近年來其作為一種新型功能材料受到研究者們越來越多的關(guān)注。碗狀和籠狀微球均為典型的非球形膠體微粒。碗狀微球由于具有獨特開口形狀、不對稱結(jié)構(gòu)、中空腔體及單側(cè)平面而被廣泛應(yīng)用于催化、藥物緩釋、分子印刷、光學、可控釋放，超級電容器等方面。而籠狀微球由于具有貫穿內(nèi)外的孔結(jié)構(gòu)及內(nèi)部空腔的特點而廣泛應(yīng)用于藥物貯存與緩釋、催化劑載體、微反應(yīng)容器、吸附等領(lǐng)域。目前制備碗狀及籠狀微球的方法很多，但依然存在所制備

2、微粒尺寸不均、孔道調(diào)控困難以及難以大量制備等問題。本文運用高溫熱解法，可簡單高效地大量制備碗狀微球和籠狀碳微球。這對于拓展碗狀及籠狀微球的制備方法及應(yīng)用等方面具有重要的意義。
　　第二章中，我們通過在空氣氣氛中高溫熱解軟核硬殼的聚苯乙烯（PS）微球，制備了碗口一致朝上的規(guī)整排列的正六邊形碗狀微球，并探究了煅燒條件及交聯(lián)度對碗狀微球形貌的影響。研究發(fā)現(xiàn)，通過大范圍調(diào)節(jié)煅燒溫度，可以得到正六邊形實心和正六邊形碗狀兩種微球。在270℃~

3、420℃煅燒時，得到的微球均為碗狀，而且隨溫度的升高，碗狀微球的壁厚減小，其開口尺寸則先增大后減小；隨煅燒時間的增加，碗狀微球的壁厚減小，開口尺寸也呈現(xiàn)與升高溫度相同的規(guī)律；隨升溫速率的增大，其壁厚呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢，而其開口尺寸則有一直減小的趨勢。隨著交聯(lián)度的增大，碗狀微球的壁厚和開口尺寸都增大。但是本章所制備的規(guī)整排列的碗狀微球由于粘連嚴重，無法形成可分散的微球。我們通過利用在PS微球表面包覆一層二氧化硅的方法，很好的解決了此問題。

4、
　　表面或內(nèi)部帶有孔結(jié)構(gòu)的碗狀微球，由于兼具獨特的碗狀形貌與孔結(jié)構(gòu)特點，大大拓展了碗狀微球的應(yīng)用，因此關(guān)于具有孔結(jié)構(gòu)的碗狀微球是近年來的研究熱點之一。在第三章中，我們受到第二章制備可分散碗狀微球的啟發(fā)，通過高溫熱解樹莓狀PS-SiO2微球，使其線性內(nèi)核分解并使二氧化硅嵌入到熔脹的交聯(lián)聚苯乙烯殼層中，制備了表面具有凹坑/孔的可分散碗狀微球，并著重研究了煅燒條件對可分散碗狀微球形貌的影響。研究發(fā)現(xiàn)，隨著煅燒溫度的增加，碗狀微球的形貌

5、由雙層碗狀向“單層”碗狀轉(zhuǎn)變，其表面孔/凹坑深度的大小也隨之增加；隨著煅燒時間的增加，可分散碗狀微球由碗狀與多面體微球共存全部轉(zhuǎn)變?yōu)闉橥霠钗⑶?，且碗狀微球的壁厚和孔?shù)量增加；隨著升溫速率的增加，碗狀微球的形貌由單層碗狀到雙層碗狀再到蘑菇頭狀與多面體微球共存轉(zhuǎn)變，其表面形貌由大孔到少部分凹坑再到無凹坑過渡。
　　在第四章中，我們利用氮氣氣氛中高溫碳化樹莓狀PS-SiO2微球制備了籠狀碳球。在制備過程中，我們對樹莓狀微球的制備方法和碳