聚合物模板法制備中空微球、有序大孔材料及其應(yīng)用初探.pdf

1、吳嬡媛聚合物模板法制備中空微球、有序大孔材料及其應(yīng)用初探摘 要中空微球和有序大孔材料由于在許多重要領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景，能有效提高先進(jìn)材料的主要功能，成為了當(dāng)前材料研究的熱點(diǎn)。為了解決嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，對環(huán)境污染物進(jìn)行快速準(zhǔn)確的檢測與分析是非常重要的。本論文成功制備了質(zhì)量較好的P s 膠體晶體，單分散的中空P A N I 、A g 微球，孔徑可調(diào)的有序大孔P A N I 、A g 薄膜，并初步研究了有序大孔材料在環(huán)境分析中的應(yīng)用。本

2、論文涉及的研究工作及主要結(jié)論有：1 、P S 微球的制備及其自組裝通過無皂乳液聚合法和分散聚合法制備了不同粒徑大小的P S 微球，以P S 微球?yàn)槟z體粒子，采用垂直沉積法制各了P s 膠體晶體。研究了在不同粒徑P S 微球以及不同P s 微球溶液濃度條件下所制備的P S 膠體晶體的質(zhì)量。結(jié)果表明，采用無皂乳液聚合法和分散聚合法所制各的P S 微球粒徑均一、單分散性好；在P S 微球粒徑大小為2 2 0 ～5 2 0 n m 的范圍內(nèi)，采

3、用垂直沉積法制各的P S 膠體晶體質(zhì)量較好，有序度較高、呈面心立方密堆積結(jié)構(gòu)；P S 微球粒徑一定、當(dāng)濃度為O ．1 ％時所制備的P S 膠體晶體排列最為緊密有序；所制各的P s 膠體晶體的透射光譜均符合布拉格衍射現(xiàn)象。2 、中空P A N I 、A g 微球的制備采用多巴胺對P S 微球表面進(jìn)行修飾。采用修飾后的P s 微球?yàn)榛w，以苯胺為反應(yīng)單體，過硫酸銨為氧化劑，制備了核殼型的P S ／P A N I 復(fù)合微球，溶解去除P S 微

4、球核以后，得到了殼層厚度不同的中空P A N I 微球。以修飾后的P S 微球?yàn)榛w，在其表面吸附銀氨離子后，以葡萄糖為還原劑，制備了核殼型且殼層包覆致密度不同的P S ／A g 復(fù)合微球，溶解去除P S 微球核后，得N - Y 中空A g 微球。結(jié)果表明，以多巴胺修飾P s 微球后，微球表面略有粗糙：在苯胺濃度為O ．5 ×1 0 一～2 ．0 x 1 0 。m o l ／L 范圍內(nèi)，制得了核殼型P S ／P A N I 復(fù)

5、合微球；所制得的中空P A N I 微球其殼層厚度隨著反應(yīng)時苯胺單體濃度的增加而相應(yīng)增加；在硝酸銀濃度為O ．6 x 1 0 ～～2 ．4 ×1 0 J m o l ／L 范圍內(nèi)，制備了包覆致密度不同的P S ／A g 復(fù)合微球：所制得的中空A g 微球球形度較好。3 、有序大孔P A N I 、A g 薄膜的制備以P S 膠體晶體為模板，在三電極體系中，采用循環(huán)伏安法，控制電位為一0 ．3 ～O ．9 V ，電化學(xué)聚合苯胺，

6、制備了P S ／P A N I 有序陣列，溶解去除P S 膠體晶體模板后，得到了有序大孔P A N I 薄膜。以多巴胺修飾P s 膠體晶體，在其表面吸附銀氨離子后，以甲醛為還原劑，制備了P S ／A g 有序陣列，溶解去除P S 膠體晶體模板后得到了孔徑大小不同的有序大孔A g薄膜。結(jié)果表明，在I T O 導(dǎo)電玻璃上直接電化學(xué)沉積所得的聚苯胺呈納米纖維狀；以膠體吳媛媛聚合物模板法制各中空微球、有序大孔材料及其應(yīng)用初探A b s t r

7、a c tl I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I lY 2 6 3 2 4 0 2H o l l o wm i c r o s p h e r e sa n do r d e r e dm a c r o p o r o u s m a t e r i a l st h a tc a n e f f e c t i v e l yi m p r o v et h em a i nf u n c

8、 t i o n s o f t h ea d v a n c e dm a t e r i a l sh a v eb r o a d a p p l i c a t i o np r o s p e c t si nm a n yi m p o r t a n tf i e l d s ，b e c a m e af o c u s o f m a t e r i a l r e s e a r c h ．I n o r d e r

9、 t o s o l v e t h e p r o b l e m o f s e r i o u se n v i r o n m e n t a l p o l l u t i o n , f a s t d e t e c t i o n a n d a n a l y s i s o f e n v i r o n m e n t a l p o l l u t a n t s i s v e r yi m p o r t a

10、 n t ．T h i sp a p e r s u c c e s s f u l l y a c h i e v e dg o o dq u a l i t yo fP Sc o l l o i dc r y s t a l ，m o n o d i s p e r s eh o l l o w P A N I ，A gm i e r o s p h e r e s ，a d j u s t a b l ea p e r t u r

11、 eo f o r d e r e d m a c r o p o r o u s P A N I ，A gf i l m ，a n dp r e l i m i n a r y s t u d yt h ea p p l i c a t i o no f o r d e r e dm a c r o p o r o u s m a t e r i a l si n e n v i r o n m e n t a la n a l y

12、s i sT h e r e s e a r c hw o r k a n d m a i nc o n c l u s i o n s o f t h i sp a p e r a r ea sf o l l o w s1 、T h e p r e p a r a t i o n o f P S m i e r o s p h e r e sa n d t h e i rs e l f - a s s e m b l yD i f f

13、 e r e n t p a r t i c l es i z eo f P S m i c r o s p h e r e sw e r es y n t h e s i z e dv i a t h e e m u l s i f i e r - f l e ee m u l s i o np o l y m e r i z a t i o na n d d i s p e r s i o n p o l y m e r i z a

14、 t i o n ．T a k et h e P S m i c r o s p h e r e sa sc o l l o i dp a r t i c l e s ，P Sc o l l o i d c r y s t a l W a Sp r e p a r e d b yv e r t i c a l d e p o s i t i o nm e t h o d ．T h eq u a l i t y o ft h eP Sc

15、o l l o i d a lc r y s t a l s w e r e s t u d i e du n d e rt h e c o n d i t i o n s o fd i f f e r e n t s i z e ，d i f f e r e n t c o n c e n t r a t i o n s o fP Sm i c r o s p h e r e s ．T h e r e s u l t s w e r

16、e a s f o l l o w s ：P S m i c r o s p h e r e s p r e p a r e d v i a e m u l s i f i e r - f r e ee m u l s i o n p o l y m e r i z a t i o n a n d d i s p e r s i o n p o l y m e r i z a t i o n w e r e u n i f o r mp

17、 a r t i c l e s i z e ，s i n g l ed i s p e r s i o n ；T h ep a r t i c l e s i z e o fP S m i c r o s p h e r ei n t h er a n g ef r o m2 2 0 t o 5 2 0 n m ，T h e P Sc o l l o i d a lc r y s t a l sp r e p a r e db yv

18、e r t i c a l d e p o s i t i o nm e t h o dw e r eg o o dq u a l i t y ，h i g h e ro r d e r ，a n df a c e - c e n t e r e dc u b i c c l o s e - p a c k e d s t r u c t u r e ；A f t e rP Sm i c m s p h e r e s p a r t

19、i c l es i z ew e r e d e t e r m i n e d ，t h eP Sc o l l o i dc r y s t a l sa r r a n g e do r d e r l y m o s tc l o s e l yw h e n t h ec o n c e n t r a t i o n o f P S s o l u t i o nW a S0 ．1 ％：T h et r a n s m i

20、 s s i o ns p e c t r ao f p r e p a r e dP Sc o l l o i dc r y s t a l c o n f o r m t o t h eB r a g g d i f f r a c t i o np h e n o m e n o n ．2 、T h e p r e p a r a t i o n h o l l o w P A N I a n d A g m i c r o s

21、p h e r e sP S m i c r o s p h e r es u r f a c ew a s m o d i f i e db y d o p a m i n e ．C o r e ·s h e l lt y p e P S ／P A N Im i c r o s p h e r e sw e r ea c h i e v e db yu s i n g t h em o d i f i e dP S m i

22、c r o s p h e r e sa ss u b s t r a t e ，a n i l i n ea sr e a c t i o nm o n o m e r sa n d p o t a s s i u m p e r s u l f a t e a s o x i d a n t , a f t e rd i s s o l v i n g P S m i c r o s p h e r e s ，t h e d i f

23、 f e r e n t s h e l lt h i c k n e s so fP A N I h o l l o wm i c r o s p h e r e sw e r eo b t a i n e d ．W i t ht h em o d i f i e dP Sm i c r o s p h e r e sa ss u b s t r a t e ，a f t e r a d s o r p t i o n o fs i

24、l v e r i o n a m m o n i a ，t a k eg l u c o s ea s t h e r e d u c i n g a g e n t ，t h ed i f f e r e n t s h e l l c o a t e d d e n s i t yo fc o r e - s h e l l t y p e P S ／A g m i c r o s p h e r e s w e r e p r