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的研究热点之一。模板法的优势在于利用模板的空间限域和调控作用可实现对复合材料的表面形貌及结构的有效控制，从而不仅可以获得具有特异表面形貌的复合微球材料，而且可以实现纳米尺寸微粒与大尺度模板之间的有效复合。在各种常用的聚合物模板中，高分子微凝胶由于其制备方法简单、容易引入反应性基团，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。基于高分子微凝胶具有的独特物理化学特性，本实验室提出以合成高分子微凝胶为模板，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。在前期研究工作的基础上，本论文重点开展了具有表面图案化结构的金属硫化物-高分子复合微球材料的控制合成研究，主要内容包括以下三个方面：（1）以P（NIPAM-co-20％MAA）水凝胶微球为模板，通过缓慢向反相悬浮体系中通入H2S气体，成功制备了形貌可控的CuS-P（NIPAM-co-20％MAA）复合微球材料。重点考察了硫化物的沉积反应速度和沉积量等因素对复合微球表面图案的影响。实验结果表明，与模板微球相比，复合微球呈现出较为粗旷、清晰的表面结构，且通过控制硫化物的沉积反应速度可以在一定范围内调控金属硫化物-高分子复合微球的表面形貌。此结果得到其它金属硫化物体系（如：ZnS（CdS）-P（NIPAM-co-20％MAA））的证实。（2）采用反相悬浮聚合法合成了含有丙烯酰胺（AM）和甲基丙烯酸（MAA）两种单体的共聚微凝胶P（AM-co-MAA），并以其作为实施无机沉积反应的模板，通过在自行设计的密闭反应装置中，控制TAA在酸性介质中缓慢分解释放H2S气体的速度，成功制备了具有表面图案结构的CuS-P（AM-co-MAA）复合微球材料。利用扫描电子显微镜（SEM）、X-射线衍射（XRD）以及热重分析（TGA）等手段对复合微球的表面形貌、所含无机物的晶型和含量进行了表征。研究结果表明，高分子微凝胶的模板作用使得复合微球表面呈现出有序、致密的褶皱结构；XRD分析结果表明复合微球中CuS具有六方晶系结构。实验研究发现，通过控制硫化物的沉积量和沉积反应速度等因素，实现了对金属硫化物-高分子复合微球的表面形貌的可控合成。本研究工作为实现可控合成具有表面图案结构的金属硫化物-高分子复合微球材料奠定了基础。（3）以P（AM-co-MAA）高分子微凝胶为模板制备了具有特异表面结构的Ag2S-P（AM-co-MAA）复合微球材料。主要考察了微凝胶模板组成、金属硫化物的沉积量及其结晶行为对表面图案的影响。研究结果表明，实验所得硫化银均为单斜晶系的α-Ag2S，并通过选择合适的模板，调控硫化银的沉积量和沉积反应速度等，可对微球表面Ag2S的形貌进行控制合成，为制备具有特殊形貌的半导体纳米材料提供了新的途径。
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相关论文文献
- [1].金属硫化物-高分子复合微球的控制合成研究[J]. 科学技术与工程 2009(18)
- [2].用于导电结构沉积的新型联线方法[J]. 中国印刷与包装研究 2009(05)
- [3].光盘表面结构的软模板复制及图案化氧化锌薄膜的纳米压印制备[J]. 科学通报 2011(14)