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空心纳米TiO2/有机复合微球的“点击”化学制备与表征

2020-12-10阅读(278)

空心纳米TiO2/有机复合微球的“点击”化学制备与表征

论文摘要

无机/高分子纳米复合材料受到人们越来越多的重视。由于空心纳米材料具有较大的表面积和比较强的界面相互作用,使得纳米复合材料表现出了很多不同于一般宏观复合材料的热学性质、力学性质、电学性质、光学性质和磁学性质；同时高分子在表面的引入,使纳米复合材料具有了高分子的环境响应性、环境友好性和生物相容性等优点。这种复合材料相比于常规材料有较大的改善,甚至会表现出新的性能。在制备无机/高分子纳米复合材料的诸多方法中,“点击”化学（"click" chemistry）是近年来较为流行的方法之一。该方法是利用表面修饰剂把叠氮基修饰在无机纳米材料表面做为反应一端,通过原子转移自由基聚合（ATRP）合成出末端为炔基的高分子链作为另一端,叠氮基和炔基实现“点击”反应,得到无机/高分子纳米复合材料。这是一种很好的修饰纳米材料的方法。基于以上研究背景,本论文首先利用聚苯乙烯球为模板制备出了空心二氧化钛微球结构,通过表面修饰将叠氮基修饰在其表面；通过原子转移自由基聚合方法（ATRP）合成出末端为炔基的聚N,N-二乙基胺基甲基丙烯酸乙酯（PDEAEMA）,利用“点击”化学将聚合物链修饰在空心二氧化钛纳米微球表面上；并在空心微球TiO2-g-PDEAEMA上进行季铵化处理得到TiO2-Q-PDEAEMA。利用表面聚电解质的介导作用在纳米二氧化钛表面修饰上一系列贵金属（如Au、Pd、Pt）。主要研究内容包括以下两个内容：1.利用微乳液聚合法合成出聚苯乙烯微球,研究了不同引发剂用量和搅拌速度对聚苯乙烯微球成球性和球体半径的影响；利用钛酸四正丁酯与乙二醇制备出钛源前驱体,将其分散在以聚苯乙烯微球为核的溶液中制备出聚苯乙烯球/TiO2核壳结构。分别利用四氢呋哺溶解和高温焙烧除去聚苯乙烯微球核,得到空心二氧化钛微球结构。XRD结果表明煅烧后的二氧化钛空心微球以锐钛矿型为主；扫描电子显微镜和透射电子显微镜结果表明二氧化钛空心微球粒径均一、分散良好,得到了空心结构。2.利用溴代多巴胺表面修饰剂对空心TiO2纳米微球表面进行修饰,在N,N-二甲基甲酰胺（DMF）中使用叠氮化钠进行叠氮化；通过原子转移自由基聚合（ATRP）方法将DEAEMA单体聚合得到一端为炔基的聚N,N-二甲基胺基甲基丙烯酸乙酯（PDEAEMA）,在水溶液中利用“点击”化学制备出空心TiO2-g-PDEAEMA复合微球。将表面高分子链PDEAEMA进行季铵化处理,通过离子交换和还原在纳米TiO2表面的高分子间掺杂贵金属Au（Pd、Pt）等。傅立叶变换红外光谱结果表明通过“点击”反应后TiO2表面成功的接枝上PDEAEMA高分子链；透射电镜结果表明Au、Pd和Pt均掺杂到微球表面的高分子链上；X-射线光电子能谱分析了掺杂贵金属的含量；紫外-可见透光率测定结果表明这种复合微球具有pH响应性,所合成的三元复合材料在催化方面将有很好的应用。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 一 纳米高分子复合材料的制备研究进展
  • 二 空心二氧化钛的制备及其性质
  • 1 二氧化钛的性质
  • 2 空心二氧化钛的性质
  • 3 空心二氧化钛微球的制备
  • 4 二氧化钛的表面修饰
  • 三 研究思路
  • 第二章 空心纳米二氧化钛的制备
  • 2.1 引言
  • 2.2 实验部分
  • 2.2.1 试剂与仪器
  • 2.2.2 聚苯乙烯球的制备
  • 2核壳结构的制备'>2.2.3 PSt/TiO2核壳结构的制备
  • 2微球的制备'>2.2.4 空心TiO2微球的制备
  • 2.2.5 表征
  • 2.3 结果与讨论
  • 2.3.1 反应过程
  • 2微球的X射线衍射分析'>2.3.2 空心TiO2微球的X射线衍射分析
  • 2.3.3 扫描电镜分析
  • 2.3.4 透射电镜分析
  • 2.4 本章小结
  • 第三章 空心纳米二氧化钛微球的表面修饰及贵金属掺杂
  • 3.1 引言
  • 3.2 实验部分
  • 3.2.1 试剂与仪器
  • 3.2.2 表面修饰剂溴代盐酸多巴胺的制备
  • 2微球的表面叠氮化'>3.2.3 空心TiO2微球的表面叠氮化
  • 3.2.4 端炔基化PDEAEMA高分子链的合成
  • 2空心微球与端炔基化PDEAEMA的“点击”反应'>3.2.5 表面叠氮化TiO2空心微球与端炔基化PDEAEMA的“点击”反应
  • 2-Q-PDEAEMA/M（0）复合微球的制备'>3.2.6 空心TiO2-Q-PDEAEMA/M（0）复合微球的制备
  • 3.2.7 表征
  • 3.3 结果与讨论
  • 3.3.1 核磁图谱分析
  • 3.3.2 红外光谱分析
  • 3.3.3 透射电镜分析
  • 3.3.4 X射线光电能谱分析
  • 2-g-PDEAEMA空心复合微球在水中的分散性'>3.3.5 TiO2-g-PDEAEMA空心复合微球在水中的分散性
  • 3.4 本章小结
  • 第四章 论文总结
  • 参考文献
  • 缩略语
  • 致谢
  • 攻读硕士学位期间科研成果

    • 相关论文文献

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