论文部分内容阅读
Janus颗粒是指同一颗粒由两部分组成,且这两部分的形貌或表面化学性质不同的一类颗粒。Janus颗粒由于其特殊的物理化学性质,在自组装、功能表面活性剂、生物传感器等领域具有广阔的应用前景。因此,设计合成形貌新颖、各向异性的Janus材料具有重要的理论和现实意义。在诸多制备方法中,利用溶胀聚合法制备Janus颗粒具有可批量生产、形貌可控等优点而引起了研究者的广泛兴趣。本论文首先将种子乳液聚合制得的单分散聚苯乙烯微球进行磺化处理后,利用溶胶-凝胶的方法制备了二氧化钛包覆聚苯乙烯(PS@TiO2)、漆酚铁螯合高聚物包覆聚苯乙烯(PS@UFe)以及漆酚钛螯合高聚物包覆聚苯乙烯(PS@UTi)的核壳复合颗粒；然后采用溶胀聚合的方法,分别制备得到二氧化钛-(对氯甲基苯乙烯-二乙烯基苯)聚合物(TiO2-poly (VBC-DVB))双球Janus颗粒、漆酚铁螯合高聚物-聚苯乙烯(UFe-PS)双球Janus颗粒以及漆酚钛螯合高聚物-聚苯乙烯(UTi-PS)双球Janus颗粒；最后,对Janus颗粒表面进行化学改性,制备得到TiO2-Ag双球Janus颗粒、二氧化钛-季胺化(对氯甲基苯乙烯-二乙烯基苯)聚合物(TiO2-QApoly (VBC-DVB))双球Janus颗粒、漆酚钛螯合高聚物-聚苯胺(UTi-PANi)双球Janus颗粒。Janus材料的几何形貌和化学结构分别用扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、红外(FT-IR)、X射线能谱(EDX)、X射线光电子能谱(XPS)、热重(TG)、X射线衍射(XRD)、紫外(UV)、元素分析等手段进行表征。研究发现,具有一定壳层厚度的核壳复合颗粒可使用不同的单体乳液,利用单体乳液溶胀法制备Janus颗粒。所制得的TiO2-Ag双球Janus颗粒表面银颗粒的平均粒径为30nm,通过调控银镜反应的时间可控制其数量和比例,该Janus材料有望用于定向催化。所合成的TiO2-QApoly (VBC-DVB)双球Janus颗粒比TiO2-poly (VBC-DVB)双球Janus颗粒具有更好的耐热性能,以乙酸钠和苄基氯为原料,蒸馏水为反应介质,在TiO2-QApoly (VBC-DVB)双球Janus颗粒的催化作用下,乙酸苄酯产率可达到87.6%。UFe-PS双球Janus颗粒和UTi-PS双球Janus颗粒中的有机物部分不再是传统的合成高分子,而是天然产物漆酚形成的漆酚金属螯合高聚物。这样的Janus材料不仅具备生漆的优异性能,漆酚上的苯环、酚羟基和不饱和长侧碳链还有利于其表面进一步功能化。