论文摘要
重金属纳米粒子具有比表面积大,表面能高,吸附能力强等特点,在光、电、磁以及催化方面具有优异的性能。然而,其巨大的表面能,使其需与合适的稳定剂相结合,才能阻止重金属粒子的团聚并稳定地存在。微凝胶特殊的三维空间网络结构可为纳米粒子的生长过程起到一定的限域作用,是制备有机-无机杂化材料的理想模板。采用原位合成法制备的pH响应性阳离子微凝胶-纳米重金属粒子复合体系可作为须在酸性条件下进行的化学反应的催化剂。此复合体系同时结合了微凝胶的响应性以及重金属纳米粒子的催化性能,其在酸性条件下与催化体系形成均一相,可有效地提高催化效率,也可在碱性条件下通过简单的离心等方法实现对此复合催化体系的回收。本文选用溶于大部分有机溶剂且pH响应性良好的甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯（DEA）为阳离子单体,聚乙二醇甲基丙烯酸酯（PEGMA）为大分子稳定剂,分别采用引发剂过硫酸铵（NH4）2S208与偶氮二异丁咪盐酸盐（AIBA）为引发剂制备pH响应性阳离子微凝胶。采用核磁氢谱（1H NMR）、电位电导滴定以及扫描电镜（SEM）对微凝胶的化学结构、形貌进行了表征与分析,并利用紫外-可见光光度计（UV-vis）与动态光散射（DLS）对微凝胶的pH响应性进行了测试。结果表明:1HNMR图表明,大分子稳定剂PEGMA成功地接枝到了 PDEA聚合物微球上。利用电位-电导率仪测定以AIBA为引发剂、交联剂占单体质量百分数为1%时,微凝胶的pKa值约为6.7。SEM照片中,微凝胶的形状呈非球形,数均粒径约为60 nm。利用UV-vis及DLS测得微凝胶在不同pH值下的吸光度与粒径变化,表明制备得到的微凝胶分散液具有良好的pH响应性。以AIBA为引发剂、交联剂的量占单体质量百分比1%制备的微凝胶分散液为模板,Na2PdC14为前驱体盐,原位制备微凝胶负载的重金属Pd纳米粒子。并利用透射电镜（TEM）及X射线衍射仪（XRD）对所得的Pd粒子的粒径及晶型进行了表征,UV-vis及傅里叶红外光谱（FT-IR）、热重（TGA）分别对微凝胶-Pd复合微球的相互作用、结构以及负载量进行了表征及分析。通过TEM照片分析制备得到的纳米Pd的粒径约为3.1 nm。XRD谱图上没有出现Pd的晶型峰,这可能是由于N:Pd的摩尔比为2:1时,原位负载得到的Pd是无定形态的。通过对UV-vis谱图以及FT-TR谱图分析可知,Pd纳米粒子是通过化学作用复合在微凝胶颗粒上,而非简单的混合。经过TGA分析可得,当N:Pd=2:1时,Pd的最大量与最小量分别为57.4 mg/1 g微凝胶、49.9 mg/1 g 微凝胶。以4-对硝基苯酚的还原反应为探针反应,采用UV-vis对此还原反应进行动力学研究,以分析PDEA微凝胶-纳米Pd复合体系的催化性能。结果显示:质量分数为0.02%的PDEA微凝胶-纳米Pd复合微球催化4-对硝基苯酚还原反应的表观速率常数kapp为1.48×10-3 s-1,说明此复合微球具有很好的催化活性。