空心介孔二化硅微球及低载体效应的金纳米粒子催化微反应器.pdf

中文摘要本文首先概括了无机空心微球型材料的合成和应用,报告了近几年来无机空心微球的制备方法,如模板法、喷雾反应法等,并简要介绍了无机空心微球型材料在催化、药物控制释放和建筑材料等领域的应用。在本文中,我们用聚苯乙烯一一聚蚁┗拎..丝俏⑶蛭模板,十六烷基三***溴化铵为制孔剂,,合成了空心介:氧化硅微球。这种合成空心介孔二氧化硅微球的方法有两个重要的优点:第一,因为模板聚合物..表面含有路易斯碱,,,有效避免形成无规的二氧化硅副产物:第二,合成的二氧化硅微球壁厚可调。通过改变模板聚合物和二氧化硅先驱物的投料比,我们成功制备出了壁厚从不等的空心介孔二氧化硅微球。我们利用聚灰蚁┗拎那框闲裕票赋隽说驮靥逍вΦ慕纳米粒子/介孔二氧化硅盎莆⑶虼呋从ξ⒎从ζ鳎⒔溆于研究纳米粒子的催化。这种盎平峁勾呋从ξ⒎从ζ魇且个很好的研究纳米粒子催化的模型催化剂。这是因为,首先,纳米粒子不是负载在载体上,而是悬浮于载体的空腔中,和载体没有接触,所以载体影响小;其次,二氧化硅壳层的介孔结构可以减小反应物和产物的传质阻力,进一步减小载体的影响:第三,我们可以通过改变制备过程中***金酸‰和模板中的比例来调节纳米粒子的大小。这种微反应器的特点,为研究纳米粒子的催化提供了方便。我们选取幌趸椒拥拇呋乖从ξDP反应,研究纳米粒子的催化作用,发现在催化过程中,纳米粒子存在一个活化期僦推,并且纳米粒子的活化时间僦褪奔和催化活性与纳米粒子的大小相关。关键词:核壳微球;介孔二氧化硅空心微球;溶胶一凝胶过程:模板;金纳米粒子;催化作用;蛋黄结构催化剂
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,空心微球以其特殊的结构和性能及广泛的应用前景,引起了众多材料化学家的注意。空心微球具有比表面积大、密度低、结构可调以及能吸附和保存其它客体分子等许多特殊性质,而且空心微球的壳层可以根据人们的兴趣和需要来进行调整,这使空心微球的物理和化学性质更加丰富。到目前为止,已经制备出多种成分的空心微球,其中包括无机空心微球、有机空心微球和有机一无机复合空心微球等。与其它材料的空心微球相比,无机空心微球具有轻质、高强度和耐热耐腐蚀等优异性能,在催化剂或催化剂载体。、药物控制与释放拧⒔ㄖ牧刮等方面拥有无可比拟的优势和广阔的应用前景,成为材料研究领域最引人注目的方向之一。下面就无机空心微球的制备及应用做一简单介绍。模板法是制备无机空心微球最典型和有效的方法。如图所示,模板法的基本原理是,先以模板为核,通过沉淀反应、溶胶一凝胶作用等方法控制先驱体在模板表面反应或沉积,形成核壳复合材料,然后通过高温煅烧、溶解或化学反应等方法除去模板,从而得到空心结构微球。空心球的尺寸大小可以由模板的大小和包覆层的厚度控制。模板法包括硬模板法、软模板法和牺牲模板法。单分散的无机物粒子、高分子聚合物、囊泡、表面活性剂、微乳液滴等都可以作为制备模板。.硬模板法图模板法制各无机空心微球的过程示意图模扳微球核壳微球空心微球
硬模板是指具有相对刚性结构的模板,例如球形的高分子乳胶粒、无机粒子等。硬模板法能严格控制空心微球的大小,具有良好的空间限域作用和较高的稳定性。不过用硬模板法制各空心微球的过程中,进行包覆前通常需要表面修饰,存在易生成游离壳层粒子、包覆效率低等缺点【。根据模板的结构和性质,硬模板法可以简要的分为以下方法。..叻肿尤榻毫D0宸ㄖ票缚招奈⑶高分子乳胶粒模板法是以高分子乳胶粒为模板制备空心微球的方法。由于高分子乳胶粒模板的制备简单,而且粒径可以通过改变聚合条件来调节,因而可以通过调整模板的大小、性质、组成方便地制备粒径可控的空心微球。根据包覆壳层的方式不同,又可分为直接包覆法、乳胶粒晶格模板法和层层自组装包覆法。苯影卜把高分子乳胶粒模板分散于溶剂中,通过吸附作用、,使其先驱物直接包覆于乳胶粒外面,形成核壳结构,再通过煅烧或有机溶剂溶解除去高分子模板,就得到所需的空心微球⋯】。该方法简单易行,是最常用的制备空心微球的方法。目前已经用这种方法制各了薄、、康榷嘀植牧系目招奈⑶颉@等人【】以聚苯乙烯乳胶粒为模板,制备出了二氧化硅空心微球,过程见图。首先通过分散聚合法使苯乙烯单体和硅烷偶联剂谆Q趸甲氧基硅烷ヌ骞簿郏ü梏腔üЪ氲骄郾揭蚁┤榻毫5表面,然后加入四乙氧基硅烷的乙醇溶液,使与所得共聚物发生聚合,进而得氧化硅包覆的聚苯乙烯/趸韬丝橇W樱詈蟀阉貌物在嫦蚂焉盏肗趸杩招奈⑶颉U馐且恢种票溉任榷ㄐ远趸杩招微球的通用方法。由于这种方法在有机核模板粒子的选择上可以扩展到更多的有机物,如聚***丙烯酸甲酯、聚