多孔-中空四氧化三鐵基磁性聚合物微球的制備及性能研究.pdf

1、Fe3O4由于具有低毒性、超順磁性及制備方法多樣等優(yōu)點成為被廣泛使用的磁性材料。不同的有機/無機小分子及多種聚合物等均被用于Fe3O4的表面修飾。其中，提高多孔聚合物與Fe3O4的結(jié)合均一性是多孔聚合物修飾磁性Fe3O4磁核研究方面遇到的主要問題。另外，溶劑熱法合成中空的Fe3O4磁性微球由于產(chǎn)物質(zhì)輕、制備方法簡單及粒徑可控等特點被廣泛使用。
　　本文以Fe3O4為磁核，表面包覆多孔及具有羧基的聚合物，對其制備、表征、性能及在染料

2、處理中的應(yīng)用等問題進行研究。內(nèi)容包括以下三個部分。
　　(1)磁性多孔Fe3O4/聚（甲基丙烯酸甲酯-co-二乙烯基苯）微球的合成、表征及應(yīng)用的研究
　　以油酸包覆的Fe3O4粒子作為磁核，以MMA和DVB作為單體，分別使用聚合體系的良溶劑甲苯和不良溶劑環(huán)己烷作為小分子致孔劑，采用懸浮聚合法制備了9種磁性多孔Fe3O4/poly(MMA-co-DVB)(FMD)微球。考察了單體組成、致孔劑類型及致孔劑用量對孔結(jié)構(gòu)的影響。通過

3、SEM觀察了產(chǎn)物的形貌，用壓汞法表征了產(chǎn)物的孔結(jié)構(gòu)，用TGA考察了Fe3O4的包覆率。研究發(fā)現(xiàn)，致孔劑類型和用量對FMD微球孔結(jié)構(gòu)具有顯著而復(fù)雜的影響。以體系良溶劑甲苯作致孔劑所得FMD微球具有相對較高的比表面積;致孔劑的用量和單體組成同樣也對包覆率有明顯地影響。減少致孔劑用量，增加交聯(lián)劑DVB的用量，都有利于形成較為完整的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，從而提高FMD微球Fe3O4的包覆率;XRD的結(jié)果表明，F(xiàn)MD磁性微球表現(xiàn)出明顯Fe3O4晶相結(jié)構(gòu);SQ

4、UID結(jié)果表明，室溫下，所合成的磁性粒子表現(xiàn)為超順磁性;以羅丹明B作為陽離子染料的標準溶液，研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)MD磁性多孔微球可有效地去除水溶液中的羅丹明，去除率可達90％。其處理能力約為0.81mg/g。
　　(2)中空磁性Fe3O4/PAA微球的水熱法合成及其對陽離子染料吸附性能的研究
　　利用FeCl3·6H2O作為鐵源、檸檬酸鈉作為還原劑、PAA作為助劑、尿素作為堿性介質(zhì)中、200℃條件下反應(yīng)制備了10種中空Fe3O4/P

5、AA微球，分別研究了反應(yīng)時間及PAA加入量對于微球形貌與組成的影響。利用掃描電鏡(SEM)及透射電鏡(TEM)考察了不同反應(yīng)時間及不同PAA加入量對于產(chǎn)物形貌的影響;利用紅外考察了不同反應(yīng)時間產(chǎn)物組成的變化;利用XRD考察了不同反應(yīng)時間產(chǎn)物晶型的改變;利用振動樣品磁強計(VSM)考察了不同反應(yīng)時間產(chǎn)物磁性能的改變;并將其中一種典型的實驗條件下合成的微球用于羅丹明B的吸附研究，考察了中空磁性微球?qū)τ诹_丹明B的吸附能力。研究發(fā)現(xiàn)，中空微球的

6、形成是典型的Ostwald熟化過程，隨著反應(yīng)時間的增加，首先形成幾納米的初級顆粒，隨后初級顆粒聚集形成100納米左右的圓形微球，進一步的反應(yīng)則生成中空微球;PAA在體系中作為穩(wěn)定劑，它的存在對于中空微球的形成具有很重要的作用，發(fā)現(xiàn)隨著PAA在體系中含量的增加，中空結(jié)構(gòu)變得越來越明顯;合成的中空微球可以用來處理堿性染料羅丹明B，其吸附效率為2-4mg/g。
　　(3)不同堿性介質(zhì)下合成中空磁性Fe3O4/PAA微球的性能研究

7、　　以FeCl3·6H2O為鐵源，以PAA為表面包覆劑/保護劑，用水作溶劑，在不同堿性介質(zhì)中合成了8種中空磁性微球，研究了不同堿性介質(zhì)對于所合成磁性微球的形貌、組成、晶型及磁性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，不同的堿性介質(zhì)下所合成的磁性微球具有不同的形貌，其中以氫氧化鈉為堿性介質(zhì)所合成的微球中空結(jié)構(gòu)最為明顯且粒徑最小;丙二酸鈉為堿性介質(zhì)合成的微球的中空率較低，粒徑較大;以碳酸鈉為堿性介質(zhì)合成的微球呈現(xiàn)實心的片層結(jié)構(gòu);不同堿性介質(zhì)條件下合成的磁性微球