无机物/聚合物杂化微球及带可移动内核的空心微球的制备

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功能性聚合物微球在分离纯化、生物器件、可控药物释放、固相有机合成、催化剂载体、光子晶体等领域都具有广泛的应用。而无机物/聚合物杂化材料是将无机物和聚合物整合在一起,形成同时具有无机物材料(质地坚硬、耐磨、耐高温)和聚合物材料(易于加工、质地柔软、具有多种官能团)的特性的新型材料。空心微球具有低密度、高比表面积以及良好的流动性的特性,并且可将客体分子或材料引入空腔结构中,因而可以广泛应用于生物技术、医药、化工和材料领域。具有可移动内核的空心微球是一种新颖的材料,因为它能够显示出内核和壳层单独存在时所不具有的性能。本文进行了纳米金颗粒负载的具有磁性的无机物/聚合物杂化微球、带有纳米金颗粒负载的可移动内核的空心微球、polymer/SiO2/polymer/TiO2多层微球及其SiO2/TiO2空心双壁微球的合成研究。   本文第一章综述了功能聚合物微球、无机物/聚合物核壳型杂化微球和具有可移动内核的空心微球的合成和应用方面的研究进展。   第二章以具有顺磁性的铁粒子/二氧化硅/乙二醇二甲基丙烯酸酯/4-乙烯基吡啶共聚物(magnetite/silica/P(EGDMA-co-VPy))为稳定材料,利用吡啶基团对纳米金颗粒的稳定作用,通过硼氢化钠还原氯金酸的反应在其表面原位合成纳米金颗粒,制备了具有磁性分离性能的纳米金催化材料。随后以4-硝基苯酚催化还原生成4-氨基苯酚为模型反应探讨了该催化剂的催化性能。   第三章制备了P(EGDMA-co-MAA)/P(EGDMA-co-VPy)@Au/SiO2/PEGDMA多层杂化微球,并通过氢氟酸选择性地移除了二氧化硅中间层得到了带有纳米金功能化的可移动内核的空心微球。纳米金颗粒是在带有吡啶基团的聚合物微球存在下,以硼氢化钠还原氯金酸制备的。聚合物/无机物杂化微球的制备是结合了蒸馏沉淀法和溶胶凝胶法两种方法。其中,聚合物内核和外壳是由蒸馏沉淀聚合法制备的,二氧化硅中间层是用改进的St(o)ber法合成的。初步实验结果表明,可移动内核表面的纳米金颗粒能够在硼氢化钠存在下催化还原4-硝基苯酚生成4-氨基苯酚。   第四章制备了单分散polymer/SiO2/polymer/TiO2四层微球。其中,通过蒸馏沉淀法合成了聚合物内核及中间层,通过溶胶凝胶法制备了二氧化硅和二氧化钛壳层。外层二氧化钛壳层的厚度可以通过调节钛酸丁酯(TBOT)的加入量得到控制,而有机物中间层的厚度可以通过多步连续蒸馏沉淀聚合反应得到控制。将该四层杂化微球在550℃下煅烧4小时后选择性地移除了有机物层,从而得到双壁SiO2/TiO2空心微球。此外,以甲基橙的光催化分解为模型反应,探讨了SiO2/TiO2双壁空心微球的光催化特性。   第五章为全文总结。
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