两亲嵌段共聚物P（St）-b-P（HEA）在Al2O3粉体制备中的应用

论文摘要

超细氧化铝,特别是超细α-Al2O3粉体,是一种用于催化剂载体,精细陶瓷和复合材料的重要材料。尽管已有多种制备氧化铝粉体的方法,但制备不同形貌的超细氧化铝粉体仍是一项具有重要意义的挑战性的工作。在本文中,我们尝试采用化学沉淀法和水热法,在两亲嵌段共聚物P（St）-b-P（HEA）存在下,制备了不同形貌的氧化铝粉体。 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,通过原子转移自由基聚合法（ATRP）制备了两亲嵌段共聚物P（St）-b-P（HEA）,利用FT-IR、GPC和TG/DTG对产物进行了表征,并用透射电镜（TEM）研究了其在混合溶剂中的胶束化行为。 以P（St）-b-P（HEA）为化学沉淀过程的分散剂,通过氨水和硫酸铝水溶液反应,制得了Al（OH）3凝胶。X-射线衍射（XRD）表明,使用合适类型和用量的P（St）-b-P（HEA）制备的该凝胶,在800℃煅烧1.5h即可转变为α-Al2O3粉体,并用透射电镜（TEM）、扫描电镜（SEM）观察了所得粒子的形貌。 以Al2（SO4）3和不同用量的尿素为原料,嵌段共聚物P（St）-b-P（HEA）存在下,利用水热法制备出片状、球状、晶须状、珊瑚球状、花生状等多种形貌的勃姆石（γ-AlOOH）,经不同温度煅烧后,得到了多种不同形貌的氧化铝粉体。利用XRD确定了不同煅烧温度对产物晶型的影响,TEM和SEM研究了P（St）-b-P（HEA）的种类、添加量以及尿素添加量对γ-AlOOH和Al2O3形貌的影响。 此外,同样以Al2（SO4）3和尿素为原料,添加本实验室自制的月桂酸硫脲咪唑啉季胺盐（SUDEI）,通过水热法制备了珊瑚球状形貌的Al2O3粉体。 本文首次将嵌段共聚物P（St）-b-P（HEA）用于氧化铝的制备中,我们通过大量实验发现:使用合适类型和用量的P（St）-b-P（HEA）作为分散剂,可以大大降低沉淀法制备α-Al2O3的晶型转变温度至800℃;在水热反应条件下,结合不同的尿素用量,P（St）-b-P（HEA）可以发挥结构引导剂的作用,煅烧后,方便的制备多种形貌的氧化铝粉体。据我们所知,我们制得的花生状氧化铝粉体,尚未见报道。

论文目录

• 前言
• 1 文献综述
• 1.1 两亲聚合物种类、性质及制备方法
• 1.1.1 两亲聚合物种类
• 1.1.2 两亲聚合物制备方法
• 1.1.2.1 接枝型两亲聚合物
• 1.1.2.2 两亲嵌段共聚物
• 1.1.2.3 无规共聚型两亲聚合物
• 1.1.2.4 两亲聚合物网络
• 1.1.3 两亲聚合物溶液性质的研究
• 1.2 原子转移自由基聚合法（ATRP）的特点、原理及其在嵌段型两亲聚合物制备中的应用
• 1.2.1 原子转移自由基聚合法（ATRP）的特点
• 1.2.2 原子转移自由基聚合法（ATRP）的原理
• 1.2.3 ATRP法在嵌段型两亲聚合物制备中的应用
• 1.2.3.1 全ATRP法
• 1.2.3.2 半ATRP法
• 1.2.3.3 其它活性聚合与ATRP间的转换
• 1.3 两亲嵌段共聚物在纳米材料制备方面的应用
• 1.3.1 纳米粉体的制备方法
• 1.3.2 水热法的原理、特点及应用
• 1.3.3 两亲嵌段共聚物制备纳米材料的进展
• 1.4 氧化铝粉体材料的制备
• 1.4.1 超细氧化铝粉体和氧化铝陶瓷产品的用途
• 1.4.2 超细氧化铝粉体制备方法的研究进展
• 1.4.3 多孔氧化铝的研究进展
• 1.4.4 其它形貌氧化铝的研究进展
• 2 两亲嵌段共聚物P（St）-b-P（HEA）的合成、表征及其胶束化行为研究
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 试剂及试剂的预处理
• 2.1.2 实验装置
• 2.1.3 实验过程
• 2.1.4 产物的表征
• 2.1.5 两亲嵌段共聚物P（St）-b-P（HEA）的胶束化行为研究
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 反应物摩尔比的影响
• 2.2.2 聚合物的表征
• 2.2.3 聚合物胶束化行为的研究
• 2.3 小结
• 2O₃超细粉体的研究'>3 两亲嵌段共聚物P（St）-b-P（HEA）常温常压制备α-Al₂O₃超细粉体的研究
• 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
• 2O₃相转变温度的影响'>3.2.1 不同嵌段比的P（St）-b-P（HEA）对Al₂O₃相转变温度的影响
• 3凝胶处理方法对Al₂O₃晶型及粒度的影响'>3.2.2 Al（OH）₃凝胶处理方法对Al₂O₃晶型及粒度的影响
• 2O₃晶型及粒度的影响'>3.2.3 嵌段共聚物P-I用量对Al₂O₃晶型及粒度的影响
• 3.3 小结
• 2O₃的研究'>4 两亲嵌段共聚物P（St）-b-P（HEA）水热法制备Al₂O₃的研究
• 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 实验结果
• 4.2.1 水热反应产物及煅烧产物的晶型（实验序列号HA1-2）
• 4.2.1.1 水热反应产物的晶型
• 2O₃晶型的影响'>4.2.1.2 不同煅烧温度对Al₂O₃晶型的影响
• 2O₃的形貌'>4.2.2 γ-AlOOH和γ-Al₂O₃的形貌
• 2O₃形貌的影响'>4.2.3 P（St）-b-P（HEA）用量对Al₂O₃形貌的影响
• 2O₃形貌的影响'>4.2.4 不同嵌段比例的P（St）-b-P（HEA）对γ-Al₂O₃形貌的影响
• 2O₃形貌的影响'>4.2.5 不同尿素添加量对Al₂O₃形貌的影响
• （a） 尿素加入量为0.046g，占理论添加量的25％（实验序列号HA1-7）
• （b） 尿素加入量为0.091g，占理论添加量的50％（实验序列号HA1-8）
• （c） 尿素加入量为0.109g，占理论添加量的60％（实验序列号HA1-9）
• （d） 尿素加入量为0.091g，占理论添加量的75％（实验序列号HA1-10）
• （e） 尿素加入量为0.164g，占理论添加量的90％（实验序列号HA1-11）
• （f） 尿素加入量为0.182g，占理论添加量的100％（实验序列号HA1-12）
• （g） 尿素加入量为0.229g，占理论添加量的125％（实验序列号HA1-2）
• 4.3 讨论
• 4.3.1 pH值对γ-AlOOH形貌的影响
• 4.3.1.1 低尿素用量的情况
• 4.3.1.2 中等尿素用量的情况
• 4.3.1.3 高尿素用量情况
• 4.3.2 P（St）-b-P（HEA）对形貌的影响
• 4.4 小结
• 2O₃的研究'>5 月桂酸硫脲咪唑啉季胺盐水热法制备Al₂O₃的研究
• 5.1 实验部分
• 5.1.1 试剂
• 5.1.2 实验仪器
• 5.1.3 实验过程
• 5.1.4 表征
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 水热反应产物和煅烧产物的晶型
• 5.2.1.1 水热反应产物的品型
• 2O₃晶型的影响'>5.2.1.2 煅烧温度对Al₂O₃晶型的影响
• 5.2.2 煅烧温度对水热反应产物和煅烧产物形貌的影响
• 5.2.3 月桂酸硫脲咪唑啉季胺盐用量对水热反应产物和煅烧产物形貌的影响
• 5.3 小结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录