硒及其硒化银—高分子复合微球的微凝胶模板法制备研究

论文摘要

模板法制备具有特殊结构和性能的复合微球材料是当今材料科学领域研究热点之一，其优势在于模板的空间限域和调控作用不仅可以实现对复合材料的表面形貌及结构的控制，而且可以实现纳米尺寸微粒与大尺度模板间的有效复合。与其他聚合物模板相比，高分子微凝胶不仅制备方法简单、容易引入反应性基团，而且通过选择合适的聚合反应方法可在纳米、微米级范围内有效控制其尺寸，更为重要的是，微凝胶对外界刺激如温度、pH值、离子强度、光、电、磁等有明显的体积变化。因而在作为模板合成各种具有特异形貌和特殊性能的微纳米材料的制备中，高分子微凝胶显示出其它模板所无法比拟的优势。近十年来，国、内外围绕基于高分子微凝胶制备无机微纳米材料的研究己有很多相关的报道。基于高分子微凝胶具有的独特物理化学特性，本实验室提出了高分子微凝胶模板法制备表面图案化无机-高分子复合微球材料的新方法，并已成功制备了多种具有表面图案化结构的无机-高分子复合微球材料，其中包括金属硫化物-高分子复合微球，无机难溶盐-高分子复合微球，金属-高分子和氧化物-高分子复合微球等。在前期研究工作的基础上，本论文将高分子微凝胶模板法拓展至单质硒和金属硒化物-高分子复合微球的制备领域，重点开展了单质硒和硒化银-高分子复合微球材料的制备研究，主要内容包括以下两个方面：（1）采用反相悬浮聚合法合成了聚丙烯酰胺（PAM）高分子微凝胶，以其为模板，在室温条件下，以硝酸银（AgNO3）作为银源，硒代硫酸钠（Na2SeSO3）作为硒源，通过反胶束法制备得到了具有表面图案化结构的Ag2Se-PAM无机-有机复合微球材料，利用扫描电子显微镜（SEM）、热重分析（TGA）和X-射线衍射（XRD）等手段对复合微球的形貌、无机物硒化银的含量和晶形结构等进行了表征。实验结果表明，复合微球的表面结构与硝酸银的初始浓度和表面活性剂的用量等有关。本文的研究思路还可用于其他金属硒化物复合微球的制备，如：CdSe-PAM，CuSe-PAM，ZnSe-PAM等，为金属硒化物复合纳米材料的形貌控制合成提供了新的方法。（2）以PAM高分子微凝胶为模板，分别通过反相悬浮法和气相法，利用盐酸挥发出的氯化氢气体引发硒代硫酸钠（Na2SeSO3）的歧化反应，成功制备了具有核-壳结构的Se-PAM复合微球材料。实验结果表明，采用两种方法制备得到的Se-PAM复合微球形貌存在很大的差异。利用扫描电子显微镜（SEM）、X-射线衍射（XRD）等对复合微球的表面形貌、所含无机物的晶型进行了表征。实验主要研究了硒代硫酸钠的初始浓度及其盐酸的浓度等因素对复合微球表面结构的影响。研究结果表明，通过选择适当的硒代硫酸钠的初始浓度，调控合适歧化反应速度等，可实现对微球表面单质硒的形貌控制合成，为半导体纳米材料的形貌控制合成提供了新的途径。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 基于水凝胶模板法制备无机-高分子复合微纳米材料的研究
• 1.1 水凝胶概述
• 1.1.1 水凝胶的定义及分类
• 1.1.2 水凝胶的特性
• 1.1.3 水凝胶模板法制备微纳米材料研究
• 1.2 研究背景及研究思路
• 1.2.1 研究背景
• 1.2.2 研究思路
• 第2章 硒化银-聚丙烯酰胺无机-高分子复合微球的制备研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂
• 2.2.2 PAM微凝胶的制备
• 2SeSO₃溶液的制备'>2.2.3 Na₂SeSO₃溶液的制备
• 2Se-PAM复合微球的制备'>2.2.4 Ag₂Se-PAM复合微球的制备
• 2.2.5 结构表征
• 2.3 结果与讨
• 2.3.1 PAM微凝胶的形貌和性质
• 2Se复合微球形貌和结构表征'>2.3.2 PAM-Ag₂Se复合微球形貌和结构表征
• 2.4 结论
• 第3章 硒-聚丙烯酰胺无机-高分子复合微球的制备
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂
• 2SeSO₃溶液的制备'>3.2.2 Na₂SeSO₃溶液的制备
• 3.2.3 Se-PAM复合微球的制备
• 3.2.4 结构表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 反相悬浮法
• 3.3.2 气相反应法
• 3.4 结论
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的研究成果