收藏本站
《华东理工大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

新型多功能核壳结构复合材料的设计与制备

石变芳  
【摘要】:核壳结构纳米复合材料是一种构造新颖的、由一种纳米材料通过化学键或其他相互作用将另一种纳米材料包覆起来形成纳米尺度的有序组装结构,是更高层次的复合纳米结构,它既可以满足人们在纳米尺度上对材料结构和性能的设计、剪裁和优化,该结构的材料还可以具备许多不同于单组分材料的独特的光、电、磁、催化等性能,目前已经成为包括化学、物理、生物、材料学等诸多学科及其交叉领域的研究热点。磁性材料因其具有独特的磁响应性,被广泛应用在磁性分离和生物医学领域。而纳米结构的聚苯胺由于其独特新颖的结构性质和潜在应用引起了研究者们广泛的关注。因此,围绕核壳结构材料,制备了系列具有多功能的新型核壳结构复合材料,并对其进行了系统的表征,同时制备了具有蠕虫状结构SDBS-HCl共掺杂的聚苯胺,主要工作如下: 1、第三章在经HCl处理过的Fe3O4(300nm)微球分散液中,采用Stober方法,将正硅酸乙酯(TEOS)和γ-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)一步缩合制备得到氨丙基功能化Fe3O4/SiO2核壳微球,并对样品的结构性能和在固定青霉素酰化酶(PGA)的性能进行了研究。研究得出,核壳材料的氨基含量对固定化青霉素酰化酶(IMPGA)的表观初始活性影响较小,而固定化方式和氨丙基SiO2壳的厚度则对其表面初始活性有较为明显的影响。所得固定化酶的操作稳定性较高,在循环操作10次之后,固定化酶的活性保留表观初始活性的78%,而且具有较好的耐热性。更有趣的是,该磁性核壳材料有高的饱和磁通量,从而使所得固定化酶可快速地从溶液中分离出来。 2、第四章以PVP修饰的Fe3O4/SiO2核壳微球为模板,在乙醇分散体系中,采用原位聚合方式首次将聚苯胺(PANi)成功包覆在二氧化硅的表面,得到了表面光滑,层次清晰的核-壳-壳微球。采用NaOH除去中间层SiO2之后,得到具有较大腔体的摇铃式Fe3O4@PANi空心微球。用TEM、FT-IR、热分析和磁力计对其结构、聚合机理和影响因素进行了详细的表征。研究发现,较低的聚合温度有利于聚苯胺的完美包覆,而且乙醇比水更适合作为分散体系和反应体系。除去二氧化硅之后,聚苯胺足够的刚性使其保持了完美的空心骨架。而且,苯胺单体的浓度可直接影响聚苯胺壳的厚度和其分散性,中间层二氧化硅的厚度可以决定腔体的大小。更为重要的是,利用聚苯胺独特的氧化还原性,我们一步将HAuCl4还原成单质Au纳米颗粒负载在其腔体内部,使其成为一种有效的催化剂和微型反应器。 3、第五章以酰胺基功能化的Fe3O4/SiO2核壳微球为模板,分别在乙醇和水分散体系中,初步探索了聚吡咯(PPy)在其表面的包覆及各反应因素对其包覆的影响。研究发现,在乙醇反应体系中,聚吡咯可以完整的包覆在酰胺基功能化Fe3O4/SiO2核壳微球的表面,形成比较完整的Fe3O4/SiO2/PPy核-壳-壳微球。同时,也以氨丙基功能化的Fe3O4/SiO2核壳微球和PVP修饰的Fe304/8i02核壳微球为模板,进行聚吡咯的包覆研究。 4、第六章以FeCl3和(NH4)2S2O8(APS)为氧化剂,十二烷基苯磺酸钠(SDBS)作为结构导向剂,盐酸作为掺杂酸,采用化学氧化法制备了具有蠕虫状结构、SDBS-HCl共掺杂的聚苯胺(PANi-SDBS-HCl)。首先采用粉末XRD、TEM、FT-IR考察了制备过程中氧化剂对结构形成机理和组成相的影响。其次用XRD系统的考察了分别以FeCl3·6H2O和(NH4)2S2O8(APS)为氧化剂时,其他反应条件对产物结构和组成相的影响。以FeCl3为氧化剂时,FeCl3的量、盐酸浓度、反应温度和SDBS的浓度对产物的组成和结构都有影响。以(NH4)2S2O8做氧化剂时,由于其较强的氧化性对苯胺聚合的影响占主导地位,因此从根本上决定了产物的介观结构,改变其他反应条件只是对聚合产物分子量产生一定的影响,而较难改变其介观结构。以(NH4)2S2O8化学氧化聚合的产物为碳前驱体,经C02处理,制备出总表面积为1504m2·g-1,微孔比表面积为1314 m2.g-1的N-掺杂的微孔碳材料。
【学位授予单位】:华东理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TB383.1

手机知网App
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 付廷明,李凤生;包覆式超细复合粒子的制备[J];火炸药学报;2002年01期
2 李凤生,杨毅,罗付生,刘宏芸;纳米/微米粒子复合技术在火炸药中的应用(Ⅰ)[J];火炸药学报;2002年04期
3 陈胜;刘云飞;姚维尚;;组分对高能HTPB推进剂燃烧性能和力学性能的影响[J];火炸药学报;2007年05期
4 马利,胡睿,王成章;导电聚苯胺材料的乳液聚合研究进展[J];包装工程;2002年04期
5 于晓辉;董相廷;王进贤;杨晓峰;王慧茹;崔启征;;无机/高分子核壳结构纳米粒子的研究进展[J];长春理工大学学报;2006年03期
6 黄远红,胡文军,袁仲国,郭静;纳米粒子的包覆技术[J];材料导报;2002年07期
7 陈子路;叶红齐;刘辉;何显达;;超细金属粒子表面有机包覆改性[J];材料导报;2006年S2期
8 罗付生,李凤生;超微粒子设计技术及应用[J];材料科学与工程;2001年02期
9 乌云高娃,卢冠忠;6-APA合成反应中固定化青霉素酰化酶载体及固定化研究进展[J];分子催化;2002年01期
10 王伟;张峰;缪宏超;徐锐;陈宇岳;;棉织物的汽蒸法纳米银抗菌整理[J];纺织导报;2010年09期
中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 马利;胡睿;;乳液聚合法制备聚苯胺/聚乙烯醇电致变色膜[A];第十五届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];2003年
2 马利;胡睿;;乳液聚合法制备聚苯胺/聚乙烯醇电致变色膜[A];第十五届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];2003年
3 李凤生;丁中建;罗付生;杨毅;刘宏英;;纳米/微米复合粒子对固体推进剂性能的影响[A];中国颗粒学会2002年年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会会议论文集[C];2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 韦莉;有机—无机杂化透明导电薄膜的制备及性能研究[D];华东理工大学;2010年
2 李云兴;功能型粒子的制备、结构控制与性能研究[D];南京大学;2011年
3 张龙;微/纳米聚苯胺空心结构的制备及表征[D];兰州大学;2011年
4 罗付生;功能型复合超微粒子的制备研究[D];南京理工大学;2002年
5 郭红霞;微米纳米复合颗粒的制备方法及电磁响应性行为研究[D];西北工业大学;2003年
6 刘桂霞;稀土纳/微米颗粒的包覆技术与性能研究[D];天津大学;2004年
7 何晓东;中空微球的合成及界面自组装研究[D];中国科学技术大学;2006年
8 唐宏;电流变液体的声学及振动控制行为研究[D];西北工业大学;2005年
9 金岚;具有可控壳层的功能性聚合物微球的构筑[D];复旦大学;2005年
10 许静;核—壳结构纳米复合材料的制备与表征[D];吉林大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 容齐坤;二氧化钛/染料/聚苯胺结构太阳能电池的制备与研究[D];暨南大学;2011年
2 李慧;改进的分散聚合法制备磁性高分子微球及其性能研究[D];华中科技大学;2011年
3 王春霞;富铁空心微珠为基的稀土掺杂磁性复合材料的制备与研究[D];大连交通大学;2011年
4 胡景芝;微/纳米结构聚苯胺及其复合材料的制备和表征[D];苏州大学;2011年
5 汪海波;圆盘式电流变传动装置的研究[D];华侨大学;2002年
6 黄琨;纳米金属/聚合物核壳复合粒子的制备与表征[D];四川大学;2003年
7 胡睿;磺酸掺杂态聚苯胺乳液的制备、表征及性能研究[D];重庆大学;2003年
8 于春健;液滴在高压静电场中分散机理的研究及其应用[D];大连理工大学;2004年
9 田春贵;核壳结构纳米粒子的制备和表征[D];东北师范大学;2004年
10 刘红霞;层状材料——水滑石固定化酶的研究[D];北京化工大学;2002年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王玉春;李海涛;张春雷;马建学;;核壳乳液聚合合成硅丙乳液的稳定性影响因素[J];涂料工业;2008年01期
2 王瑛玮;李金娜;赵以辛;蒋引珊;;蒙脱石基ATO纳米核壳结构导电粉的制备[J];矿产综合利用;2008年02期
3 王智宇;陈景鑫;张福安;钱国栋;樊先平;;核壳结构CdS/TiO_2的制备与表征(英文)[J];稀有金属材料与工程;2008年S2期
4 夏宇正,石淑先,李敬玮,李素青,洪斌,焦书科;聚丙烯酸酯/聚硅氧烷乳胶粒核壳结构相反转及控制[J];胶体与聚合物;2004年01期
5 张立新,罗佳,王琳,金浦,陈乾旺;SiO_2/PE/Bi_2S_3核壳结构纳米颗粒的合成与性能(英文)[J];无机化学学报;2005年09期
6 谢艳,包华辉;Fe_2O_3/TiO_2核壳结构纳米粒子的制备和表征[J];浙江化工;2005年10期
7 朱钰方;方莹;刘亚云;施剑林;;利用具有核壳结构的SiO_2@PPy粒子制备SiC空心球[J];高等学校化学学报;2006年01期
8 韩坤;赵志慧;相铮;王燕萍;张俊虎;杨柏;;碳酸镉@二氧化硅菱形体核壳结构以及二氧化硅菱形体空心结构微粒的制备[J];高等学校化学学报;2006年06期
9 梅芳;何锡文;李娟;李文友;张玉奎;;水溶性CdSe/CdS核壳纳米粒子制备的影响因素及其对CdSe/CdS光谱特性的影响[J];化学学报;2006年22期
10 王辽宇;曹庆琪;司继伟;顾本喜;都有为;;银,钾掺杂对稀土锰钙钛矿的磁性和电性的影响[J];中国稀土学报;2007年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 胡远渡;王建颖;王芹;朱锦涛;杨亚江;;单分散核壳结构水凝胶光子晶体微球的制备[A];中国化学会第28届学术年会第7分会场摘要集[C];2012年
2 李丽;高玲香;;钛酸钡/琼脂核壳结构复合粒子的制备与表征[A];中国化学会第28届学术年会第8分会场摘要集[C];2012年
3 佟洋;孙伟;张爽;孙闻东;;水热法合成ZrO2包覆WO3的核壳结构纳米粒子[A];中国化学会第十二届胶体与界面化学会议论文摘要集[C];2009年
4 吉志强;张秋禹;邢瑞英;马明亮;耿旺昌;;表面催化诱导静电自组装法制备单分散PGMA/二氧化硅核壳结构微球[A];中国颗粒学会第七届学术年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集[C];2010年
5 张洪杰;逯乐慧;王海水;席时全;;具有核壳结构的复合金属纳米材料的研究[A];2003年纳米和表面科学与技术全国会议论文摘要集[C];2003年
6 姜媛媛;逯一中;牛利;;Ag@Pd核壳纳米管的合成及作为高活性的甲酸电氧化催化剂[A];中国化学会第28届学术年会第10分会场摘要集[C];2012年
7 张育新;郝晓东;董萌;李新禄;黄佳木;;TiO_2包裹碳微球核壳复合纳米材料的制备与表征[A];2011中国功能材料科技与产业高层论坛论文集(第二卷)[C];2011年
8 刘方方;顾丽敏;马彩霞;;核/壳型聚合物乳液的合成与表征[A];第九届全国化学工艺学术年会论文集[C];2005年
9 蒋仲杰;刘春艳;;核壳结构的银-二氧化硅复合粒子的制备及其性质研究[A];纳米材料和技术应用进展——全国第三届纳米材料和技术应用会议论文集(下卷)[C];2003年
10 吉静;王峰;舒适;;Pickering乳液法制备聚丙烯酸酯/SiO_2复合粒子:核壳结构的形成与共聚单体的影响[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 姜恩;我国成功制备出核壳结构的碳纳米管[N];科技日报;2009年
2 宇诗;水性工业涂料将唱主角[N];中国化工报;2000年
3 王海滨 冯宽昕;北京化工大学:还学生自由探索空间[N];中国教育报;2008年
4 清华大学化工系高分子研究所副所长 高彦芳;乳液涂料发展新动向[N];中国化工报;2001年
5 记者 武春晖;安理大获批17项国家自然科学基金项目[N];淮南日报;2010年
6 记者 姜国华;功能性纺织品向多领域多学科拓展[N];中国纺织报;2010年
7 孙志勇;水基油墨的发展[N];中国包装报;2004年
8 记者 逯振华;新型水性漆浮出水面[N];中华建筑报;2004年
9 记者任福海;新型发光材料找到用武之地[N];中国技术市场报;2010年
10 记者 刘芃;让聚合物材料变得更好用[N];上海科技报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张伟;高性能有机硅改性丙烯酸乳液的应用基础研究[D];浙江大学;2004年
2 石变芳;新型多功能核壳结构复合材料的设计与制备[D];华东理工大学;2011年
3 闵宇霖;几种氧化物球形核壳结构的制备及性质研究[D];中国科学技术大学;2008年
4 陈东;反相微乳液法制备Fe、Ni、核壳型Ni/Au纳米粒子及类水滑石纳米化合物[D];天津大学;2008年
5 封宾;金包覆核壳结构纳米复合材料的制备及性能研究[D];北京交通大学;2010年
6 纳薇;介孔有机氧化硅材料的合成、改性及酶固定化[D];北京工业大学;2010年
7 曹杰;锰氧化物微纳结构的控制合成及物性研究[D];中国科学技术大学;2010年
8 张连兵;RAFT活性自由基聚合法制备核壳结构颜料及应用[D];江南大学;2011年
9 王宪;二氧化硅核壳结构及无机氧化物空心球的构筑[D];华南理工大学;2010年
10 曹连振;SiC/SiO_2低维核壳结构材料的制备及特性研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 应建波;核壳结构ACR及其纳米复合材料[D];浙江工业大学;2004年
2 张维维;Cu_2O纳米立方体和硅一银核壳结构的合成[D];吉林大学;2006年
3 黄茂辉;SiO_2@Al_(13)核壳结构复合材料的制备及其混凝性能[D];河北师范大学;2010年
4 王辉;以二氧化硅为壳层材料的核壳纳米材料的合成,组装以及应用[D];山东师范大学;2011年
5 佘广为;核壳结构硅丙乳液的研制及纳米改性研究[D];北京化工大学;2003年
6 杨佑浩;核壳结构纳米光催化剂与可见光催化降解有机物[D];复旦大学;2007年
7 杨晓峰;CeO_2@Au核壳结构纳米组装粒子的制备与表征[D];长春理工大学;2006年
8 徐晓脍;微纳米导电聚苯胺复合粒子及其水性防腐涂料的研制[D];山东大学;2010年
9 杨治国;核壳结构丙烯酸酯乳液的合成与表征[D];重庆大学;2004年
10 万林战;核壳型丙烯酸酯共聚物的合成及其与PVC共混改性研究[D];河北工业大学;2002年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026