梯度聚合物的合成表征及在纳米材料制备中的应用

论文摘要

本文用自制的梯度聚合物为表面活性剂合成了具有特殊形貌的γ-AlOOH和ZnO纳米材料。首先,以2-溴代异丁酸乙酯（EbiB）为引发剂,溴化亚铜（CuBr）和α,α,-联吡啶（bpy）分别为催化剂和配体,应用原子转移自由基聚合聚合（ATRP）法通过两种方案探索性的制备了多种梯度聚合物（如P（MMA）-grad-P（HEMA）、P（St）-grad-P（AA）、P（t-BA）-grad-P（AA）和不同St/HEMA比例的PSt-grad-PHEMA）,并通过GPC、DSC、FT-IR方法对他们进行了初步的表征。通过透射电镜简单研究了聚合物在不同溶剂中的胶束化行为。其次,梯度聚合物P（St）-grad-P（HEMA）存在的条件下,在H2O/DMF混合溶剂中通过溶剂热法合成了珊瑚球型的γ-AlOOH,并通过煅烧得到了α-Al2O3。通过SEM、TEM、XRD分别对产物进行了表征,考察了表面活性剂、尿素对产物γ-AlOOH形貌的影响。试验表明尿素的添加量对最终产物的形貌有很大的影响,γ-AlOOH 1200℃煅烧2h后产物α-Al2O3的形貌变化不是很大。利用溶剂热法在醋酸-醋酸钠缓冲溶液体系中制备了球型和棒状的γ-AlOOH,通过SEM、TEM、XRD、IR、EDS分别对产物进行了表征。重点研究了时间和表面活性剂对产物形貌的影响。分析发现产物之所以由球型转变到棒状是由于醋酸腐蚀的缘故,探讨了球型和棒状γ-AlOOH的形成机理。此外,在梯度聚合物P（MMA）-grad-P（HEMA）存在的条件下,在H2O/DMF混合溶剂中通过溶剂热法、微波法和沉淀法制得了片状和棒状的氧化锌。通过SEM、TEM、XRD、EDS分别对产物进行了表征。探讨了片状和棒状氧化锌的形成机理。结果显示前驱物不同,表面活性剂的用量不同,得到纳米氧化锌的形貌不同。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1. 文献综述
• 1.1 梯度聚合物
• 1.1.1 梯度聚合物的制备
• 1.1.2 梯度聚合物的表征
• 1.1.3 梯度聚合物的应用
• 1.2 表面活性剂的胶束化作用
• 1.2.1 表面活性剂的胶束化作用
• 1.2.2 胶束溶液性质的影响因素
• 1.3 纳米材料的制备
• 1.3.1 纳米材料的制备方法
• 1.3.2 自组装技术在纳米材料制备中的应用
• 1.3.2.1 纳米粒子的自组装
• 1.3.2.2 一维纳米材料的自组装
• 1.4 γ-AlOOH 的制备
• 1.5 纳米ZnO 的制备
• 1.5.1 纳米ZnO 的研究进展
• 1.5.2 纳米ZnO 的应用
• 2. 梯度聚合物的合成、表征及胶束化行为研究
• 前言
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 试剂
• 2.1.2 实验仪器
• 2.1.3 聚合物的表征
• 2.1.4 试剂的预处理
• 2.1.5 实验装置
• 2.1.6 实验方案
• 2.1.6.1 实验方案一及其实验过程
• 2.1.6.2 实验方案二及其实验过程
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 梯度聚合物的GPC 分析
• 2.2.2 梯度聚合物的DSC 分析
• 2.2.3 梯度聚合物的红外分析
• 2.2.4 梯度聚合物的胶束化分析
• 2.3 本章小结
• 3. 以梯度聚合物为表面活性剂制备γ-AlOOH
• 前言
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 试剂
• 3.1.2 实验仪器
• 3.1.3 实验过程
• 3.1.4 表征
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 典型γ-AlOOH 样品的表征
• 3.2.2 尿素添加量对γ-AlOOH 形貌的影响
• 3.2.3 表面活性剂的量对产物形貌的影响
• 3.2.4 γ-AlOOH 的红外分析
• 3.2.5 γ-AlOOH 的比表面分析
• 3.2.6 水热反应产物及煅烧产物的分析
• 3.3 本章小结
• 4. 溶剂热法缓冲溶液体系中γ-AlOOH 的制备
• 前言
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 试剂
• 4.1.2 实验仪器
• 4.1.3 实验过程
• 4.1.4 表征
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 产物的XRD 分析
• 4.2.2 反应时间对产物形貌的影响
• 4.2.3 表面活性剂对产物形貌的影响
• 4.2.4 产物的EDS 分析
• 4.2.5 产物的红外分析
• 4.2.6 产物形成机理的探讨
• 4.3 本章小结
• 5. 梯度聚合物在微/纳米 ZnO 制备中的应用
• 前言
• 5.1 实验部分
• 5.1.1 试剂
• 5.1.2 实验仪器
• 5.1.3 样品的表征
• 5.1.4 微/纳米氧化锌的制备
• 5.1.4.1 溶剂热法制备微/纳米氧化锌
• 5.1.4.2 微波法微/纳米氧化锌
• 5.1.4.3 沉淀法微/纳米氧化锌
• 5.2 结果与讨论
• 2+/OH-摩尔比对ZnO 形貌的影响'>5.2.1 溶剂热制备方法中Zn²⁺/OH-摩尔比对ZnO 形貌的影响
• 5.2.2 溶剂热制备方法中表面活性剂用量对ZnO 形貌的影响
• 5.2.3 溶剂热制备方法中溶剂对ZnO 形貌的影响
• 5.2.4 不同锌盐对ZnO 形貌的影响
• 5.2.5 溶剂热法、微波法和沉淀法三种方法的对比
• 5.2.6 样品的XRD 和EDS 测试结果
• 5.2.7 ZnO 的紫外分析
• 5.2.8 ZnO 的荧光分析
• 5.2.9 反应和生长机理
• 5.2.9.1 反应机理
• 5.2.9.2 生长机理
• 5.3 本章小结
• 6. 纳米 MnS 空心球的制备与表征
• 前言
• 6.1 实验部分
• 6.1.1 试剂
• 6.1.2 实验仪器
• 6.1.3 MnS 空心球的制备
• 6.1.4 结构表征
• 6.2 结果与讨论
• 6.2.1 表面活性剂的量对产物形貌的影响
• 6.2.2 反应物浓度对产物形貌的影响
• 6.2.3 反应时间对形貌的影响
• 6.2.4 硫源对产物形貌的影响
• 6.2.5 反应介质介电常数对产物形貌的影响
• 6.2.6 产物的XRD 分析
• 6.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表论文