论文部分内容阅读
微纳米中空微球是一种粒径处于纳米级且具有空腔结构的新型材料。因为其兼具多孔材料和纳米材料的双重特性,如高的比表面积、内外表面可修饰和空腔尺寸调控,所以在催化、药物载体、轻质填料等领域有着非常广泛的应用。负载型中空材料是微纳米中空材料研究方向中独特而有代表性的结构,其结构的特殊性整合了外部的壳和内部的核两部分材料,两个相对独立又相对统一的部分共同作用、相互辅助,展现出了优异的性能。但是已经报道的方法制备中空微球操作麻烦,过程繁琐,流程复杂。本文以间苯二酚—甲醛(RF)树脂为模板,利用正硅酸乙酯的水解包覆SiO2壳层,再分别采用锻烧法和酸洗法制备出中空SiO2及其复合微球。主要的研究内容如下:(1)以间苯二酚—甲醛(RF)树脂与FeCl3为原料,在柠檬酸的稳定下,以一定配比的水和无水乙醇作为溶剂,采用溶胶—凝胶法一次性合成SiO2包覆含Fe酚醛树脂的核壳结构(Fe-RF@SiO2)纳米粒子,最后通过热分解一步完成催化剂Fe2O3的形成和RF树脂模板的去除,获得中空Fe203@Si02粒子。该方法简单有效,在最佳制备条件下,所得中空粒子对亚甲基蓝的催化效率达到96.4%,这主要因为材料具有较大的比表面积(278.8 m2/g)、较高Fe负载量(29.8 wt%),并且Si02壳层阻止了 Fe2O3晶粒的长大。(2)采用间苯二酚—甲醛(RF)树脂作为模板,利用正硅酸乙酯的水解对其进行Si02壳层包覆,继而采用酸洗法制备出中空SiO2微球。相比于传统的煅烧法,该方法简单有效,耗时短,所制备的中空Si02微球表面具有更丰富峰官能团。最后通过对比实验提出了中空SiO2微球的形成机理。(3)通过添加微量柠檬酸和FeCl3以实现对中空SiO2微球尺寸和形貌的有效调控,研究发现:a.柠檬酸的添加对酚醛树脂的酸溶性没有影响,并且随着柠檬酸添加量的增加中空Si02微球尺寸也随之增加;b.增加FeCl3的添加量中空Si02微球尺寸随之减少,微球形貌由分散性良好的球形变为连续的蠕虫状,且表面更光滑。最后,基于本方法成功制备出中空Au@SiO2微球,表明酸洗法也可以有效的制备“铃铛型”材料。