微凝膠模板法制備多層核-殼結(jié)構(gòu)復(fù)合微球材料研究.pdf

1、核-殼型材料是一類由中心粒子為核，不同組分為殼層而組成的復(fù)合材料，正是由于中心粒子和殼層的組成不同，復(fù)合材料最終將表現(xiàn)出與其對應(yīng)的中心粒子完全不同的物理和化學(xué)性能(如光學(xué)、電學(xué)、磁性、機(jī)械性能等)。在各種組成的核-殼材料中，以金屬為核的新型核。殼材料相對于單一金屬具有突出的優(yōu)點：即可以通過對金屬表面進(jìn)行外殼層的包覆作用使其性質(zhì)發(fā)生改變；若在金屬表面沉積上無機(jī)物后不但增加了金屬的穩(wěn)定性，而且還可以通過改變殼層的厚度來調(diào)節(jié)金屬粒子之問的距離

2、從而防止金屬粒子團(tuán)聚。 近年來，核-殼型材料的研究取得了一系列的引人矚目的成就，人們相繼制備出了以金屬為核，外部包覆金屬、聚合物、氧化物等多種核一殼結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料。在各種制備以金屬為核的核一殼材料的方法中，模板法是一種極為有效的制備技術(shù)。高分子微凝膠是一類典型的具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的軟固體微粒材料，它不僅制備方法簡單、容易引入反應(yīng)性基團(tuán)，而且通過選擇合適的聚合反應(yīng)方法，其尺寸可以從納米級到微米級得到有效控制，因此高分子微凝膠已成為制

3、備核．殼型復(fù)合微球的優(yōu)良的模板材料。以此研究思想為基礎(chǔ)，本實驗室提出了以高分子微凝膠為模板制備多種具有表面圖案化結(jié)構(gòu)的無機(jī)．高分子復(fù)合微球材料的新思路。在前期研究工作基礎(chǔ)上，本論文主要開展了以高分子微凝膠為模板，重金屬鎢為內(nèi)殼層材料，外部分別進(jìn)行脲醛樹脂、二氧化硅、銀包覆的制備研究，共得到了三種具有多層核．殼結(jié)構(gòu)的復(fù)合微球材料，主要研究內(nèi)容包括以下三個方面： (1)以聚丙烯酰胺(AM)和甲基丙烯酸(MAA)為單體，通過反相懸浮聚

4、合法制備了P(AM-co-MAA)共聚高分子微凝膠，先通過離心沉積法制備了具有核-殼結(jié)構(gòu)的P(AM-co-MAA)-W復(fù)合微球；再將經(jīng)甲醛和尿素溶液溶脹后的復(fù)合微球置于反相懸浮體系中，從而制備得到具有三層核一殼結(jié)構(gòu)的P(AM-co-MAA)-W-UF的復(fù)合微球。利用掃描電子顯微鏡(SEM)、X-射線衍射(XRD)等手段對復(fù)合微球的形貌、無機(jī)物的晶形等進(jìn)行了表征。實驗結(jié)果表明，P(AM-co-MAA)-W—UF復(fù)合微球的形貌和表面包覆樹脂

5、的包覆量可以通過改變甲醛和尿素溶液pH值、甲醛和尿素溶液的摩爾比、P(AM-co-MAA)-W復(fù)合微球在甲醛和尿素溶液中的溶脹時間等因素得到有效的控制。 (2)以P(AM-co-MAA)-W復(fù)合微球為模板，分別通過反相懸浮法和二氧化硅種子溶液吸附法制備了具有多層核-殼結(jié)構(gòu)P(AM-co-MAA)-W-SiO<,2>的復(fù)合微球材料。實驗結(jié)果表明，通過PVP的修飾可以有效地改善P(AM-co-MAA)-W復(fù)合微球表面的官能團(tuán)結(jié)構(gòu)，從

6、而改變其表面性質(zhì)，較為顯著的增強了復(fù)合微球與二氧化硅之間的相互作用，基本實現(xiàn)了對P(AM-co-MAA)-W-SiO<,2>復(fù)合微球的形貌和表面二氧化硅沉積量的控制。 (3)以經(jīng)PVP修飾后的P(AM-co-MAA)-W復(fù)合微球為模板，分別通過反相懸浮法、氣相法、直接反應(yīng)法制備具有核-殼結(jié)構(gòu)的P(AM-co-MAA)-W-Ag雙金屬復(fù)合微球材料。實驗結(jié)果表明，三種方法制備得到的P(AM-co-MAA)-W-Ag雙金屬復(fù)合微球的表