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双重/三重响应性复合微球的制备与性能研究

2020-12-15阅读(239)

双重/三重响应性复合微球的制备与性能研究

论文摘要

近年来,由于环境响应性材料在药物传输,生物传感,化学分离,细胞培养,酶固定化,以及生物电催化等领域的潜在应用而受到广泛学者的关注。在众多的环境响应性聚合物中,温度响应性和磁响应性聚合物尤其受到学者的青睐,这是由于温度的变化很容易靠人工实现和控制,并且具有磁响应性的材料,很容易通过外加磁场进行靶向定位,也容易从溶液中分离。因此使得磁响应性和温度响应性聚合物具有很好的应用前景。与传统的单一响应性材料相比,具有双（多）重响应型聚合物微球已成为目前智能材料的重要研究方向之一。本论文基于这样的一个研究背景,以四氧化三铁和温敏聚合物N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）作为研究核心,通过无皂乳液聚合方法制备得到了具有多重响应性的核/壳结构的磁性微球,并对其结构,形貌和响应性进行了研究,具体内容如下：通过溶剂热法制备Fe304纳米粒子,讨论不同反应时间和反应温度对Fe304纳米粒子的影响。并对Fe304纳米粒子进行表面改性,然后用无皂乳液聚合方法通过氢键作用将Fe304与NIPAM复合在一起,制备了Fe3O4@SiO2@PNIPAM磁性微球。通过TEM和SEM分析了微球的形貌,FT-IR和XRD分析了微球的结构和官能团,DLS和VSM分析了微球的磁性和温敏性性能。并且分别讨论了不同交联度和不同PNIPAM壳层厚度对复合微球的温敏性的影响。研究发现Fe3O4@SiO2@PNIPAM磁性微球为明显的核/壳结构,为球形,具有大的比饱和磁化强度和温敏性。并且微球的交联密度越低,PNIPAM壳层越厚,微球的体积相转变过程越明显。以Fe3O4@SiO2@PNIPAM微球为基础,通过在PNIPAM微凝胶网络结构上原位形成单质Ag,从而制备出具有磁性,温敏性和催化性质的Fe3O4@SiO2@PNIPAM-Ag三重响应性核/壳结构微球。对其形貌,结构,性能和形成过程进行了分析,讨论了不同Ag负载量对微球催化效果和温敏性的影响,并讨论了温度对微球催化性能的影响。研究表明在一定范围内,随着Ag负载量的增加,微球的温敏性减弱,溶胀率降低,催化效果增强。并且不同催化温度条件下的Fe3O4@SiO2@PNIPAM-Ag微球的催化效果,可以分为三个区间。再次以Fe3O4@SiO2@PNIPAM微球为模板,通过对Ti02进行双键修饰,使Ti02与Fe3O4@SiO2@PNIPAM复合在一起,合成具有磁性,温敏性和光催化性质的Fe3O4@SiO2@PNIPAM-TiO2三重响应性微球。通过TEM, DLS, VSM等分析表明：Fe3O4@SiO2@PNIPAM-TiO2微球具有明显的核／壳结构,呈球形,具有较大的比饱和磁化强度,并且Ti02在复合过程中晶型未发生变化。讨论了不同TiO2负载量对微球催化活性,温敏性和磁性的影响,确定TiO2的最佳负载量为10%,同时也讨论了温度对Fe3O4@SiO2@PNIPAM-TiO2微球的光催化效果的影响,也将不同温度条件下的Fe3O4@SiO2@PNIPAM-TiO2微球的光催化效果分为三个区间。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第1章 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 磁性粒子的制备
  • 1.2.1 共沉淀法
  • 1.2.2 还原法
  • 1.2.3 热分解法
  • 1.2.4 水热法
  • 1.2.5 微乳液法
  • 1.3 磁性复合微球的制备
  • 1.3.1 原位合成法
  • 1.3.2 包埋法
  • 1.3.3 微乳液聚合法
  • 1.3.4 层层自组装法
  • 1.4 磁性温敏性材料的研究进展
  • 1.5 论文选题的目的和意义
  • 1.6 论文研究的主要内容
  • 第2章 实验材料和表征方法
  • 2.1 实验试剂与仪器
  • 2.1.1 实验试剂
  • 2.1.2 实验仪器
  • 2.2 样品的表征方法
  • 2.2.1 扫描电子显微镜-能谱仪（SEM-EDS）
  • 2.2.2 透射电子显微镜（TEM）
  • 2.2.3 广角X射线衍射仪（XRD）
  • 2.2.4 傅立叶变换红外光谱仪（FT-IR）
  • 2.2.5 紫外/可见分光光度计（UV-vis）
  • 2.2.6 振动样品磁强计（VSM）
  • 2.2.7 动态光散射粒度分析仪（DLS）
  • 2.3 本章小结
  • 3O4@SiO2@PNIPAM微球的制备与性能研究'>第3章 Fe3O4@SiO2@PNIPAM微球的制备与性能研究
  • 3.1 引言
  • 3O4@SiO2@PNIPAM微球的制备与表征'>3.2 Fe3O4@SiO2@PNIPAM微球的制备与表征
  • 3O4微球的制备'>3.2.1 Fe3O4微球的制备
  • 2对Fe3O4微球的修饰'>3.2.2 SiO2对Fe3O4微球的修饰
  • 3O4@SiO2@PNIPAM微球'>3.2.3 制备Fe3O4@SiO2@PNIPAM微球
  • 3.2.4 样品的测试与表征
  • 3.3 结果和讨论
  • 3O4@SiO2@PNIPAM微球的制备过程'>3.3.1 Fe3O4@SiO2@PNIPAM微球的制备过程
  • 3O4制备条件的优化'>3.3.2 Fe3O4制备条件的优化
  • 3.3.3 二氧化硅层的作用
  • 3.3.4 不同交联度对微球的温敏性影响
  • 3.3.5 NIPAM壳层厚度对微球的温敏性影响
  • 3.4 本章小结
  • 3O4@SiO2@PNIPAM-Ag微球的制备与性能研究'>第4章 Fe3O4@SiO2@PNIPAM-Ag微球的制备与性能研究
  • 4.1 引言
  • 3O4@SiO2@PNIPAM-Ag微球的制备与表征'>4.2 Fe3O4@SiO2@PNIPAM-Ag微球的制备与表征
  • 3O4@SiO2@PNIPAM-Ag微球的制备'>4.2.1 Fe3O4@SiO2@PNIPAM-Ag微球的制备
  • 3O4@SiO2@PNIPAM-Ag的催化性质测定'>4.2.2 Fe3O4@SiO2@PNIPAM-Ag的催化性质测定
  • 3O4@SiO2@PNIPAM-Ag的表征'>4.2.3 Fe3O4@SiO2@PNIPAM-Ag的表征
  • 4.3 结果和讨论
  • 3O4@SiO2@PNIPAM-Ag微球的制备过程'>4.3.1 Fe3O4@SiO2@PNIPAM-Ag微球的制备过程
  • 4.3.2 不同加银量对微球催化作用的影响
  • 4.3.3 温度对微球催化效果的影响
  • 4.4 本章小结
  • 3O4@SiO2@PNIPAM-TiO2微球的制备与性能研究'>第5章 Fe3O4@SiO2@PNIPAM-TiO2微球的制备与性能研究
  • 5.1 引言
  • 3O4@SiO2@PNIPAM-TiO2微球的制备与表征'>5.2 Fe3O4@SiO2@PNIPAM-TiO2微球的制备与表征
  • 3O4@SiO2@PNIPAM-TiO2微球的制备'>5.2.1 Fe3O4@SiO2@PNIPAM-TiO2微球的制备
  • 3O4@SiO2@PNIPAM-TiO2的催化性质测定'>5.2.2 Fe3O4@SiO2@PNIPAM-TiO2的催化性质测定
  • 3O4@SiO2@PNIPAM-TiO2的表征'>5.2.3 Fe3O4@SiO2@PNIPAM-TiO2的表征
  • 5.3 结果和讨论
  • 3O4@SiO2@PNIPAM-TiO2微球的制备过程'>5.3.1 Fe3O4@SiO2@PNIPAM-TiO2微球的制备过程
  • 2负载量对微球的催化效果的影响'>5.3.2 TiO2负载量对微球的催化效果的影响
  • 3O4@SiO2@PNIPAM-TiO2催化效果的影响'>5.3.3 温度对Fe3O4@SiO2@PNIPAM-TiO2催化效果的影响
  • 5.4 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
  • 致谢

    • 相关论文文献

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