微納米核殼及中空結(jié)構(gòu)粒子的制備與性能研究.pdf

1、核殼結(jié)構(gòu)微納米粒子具有不同于或優(yōu)于單組分的性能，可以實(shí)現(xiàn)人們在納米尺度對粒子結(jié)構(gòu)、性能的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，一直是新材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。將核殼粒子中的核體去除所得到的中空結(jié)構(gòu)粒子具有比表面積大、密度低及表面滲透性好等特點(diǎn)，在很多高新技術(shù)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。目前關(guān)于微納米核殼結(jié)構(gòu)粒子的制備與性能研究較多，但以聚合物為核的核殼結(jié)構(gòu)粒子的系統(tǒng)性研究較少。 鑒于微納米核殼及中空結(jié)構(gòu)粒子的巨大發(fā)展?jié)摿?，論文以聚合?金屬核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合微球的制備

2、為切入點(diǎn)，開展了這兩種結(jié)構(gòu)粒子的制備方法與性能的研究，為新型結(jié)構(gòu)微納米粒子的制備及應(yīng)用研究提供了實(shí)驗(yàn)和理論依據(jù)。本文的主要研究內(nèi)容如下： （1）聚合物微球的制備研究 聚合物微球具有制備方法簡單、形貌可控性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，是制備核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合粒子的良好基體。論文對形貌可控微米級(jí)聚合物微球的制備方法進(jìn)行了研究，通過對合成因素的分析，確定了最佳工藝條件，制備了形貌可控的微米級(jí)聚合物微球，為后續(xù)的研究提供良好的基體。 首先采用分

3、散聚合法制備聚合物微球：討論了反應(yīng)體系中單體濃度、引發(fā)劑用量、穩(wěn)定劑用量、溶劑極性、溫度、聚合時(shí)間以及共聚單體配比等因素對產(chǎn)物形貌、粒徑大小和粒徑分布的影響，確定了最佳實(shí)驗(yàn)配方，制備了出了粒徑較小的微米級(jí)PS、P（St-MMA）微球；然后以分散聚合法制備的PS微球?yàn)榉N子微球，進(jìn)行種子溶脹聚合，通過對反應(yīng)體系中單體濃度、引發(fā)劑用量、穩(wěn)定劑用量、溶劑極性和溫度等因素分析，確定了最佳工藝條件，制備出了平均粒徑約為7μm、表面光滑、單分散性好的

4、PS微球。 （2）聚合物/金屬核殼結(jié)構(gòu)粒子的制備及性能研究 化學(xué)鍍是制備核殼結(jié)構(gòu)粒子的重要方法，惰性聚合物微球化學(xué)鍍的關(guān)鍵技術(shù)在于對其表面的預(yù)處理。論文通過對聚合物表面預(yù)處理方法的研究，提出了一種簡單、有效的直接活化法。分別采用傳統(tǒng)敏化-活化法和直接活化法對微球進(jìn)行了“活化”處理在微球表面引入了Pd催化活性中心，為后續(xù)化學(xué)鍍提供了條件；對聚合物微球表面化學(xué)鍍鎳的影響因素進(jìn)行了分析，通過對實(shí)驗(yàn)條件的調(diào)控，可以制備出包覆層形

5、貌可控、分散性好的PS/Ni核殼結(jié)構(gòu)微球； 對所制備的幾種聚合物/金屬核殼結(jié)構(gòu)粒子的應(yīng)用方向進(jìn)行了探索：分別討論了納米PS/Ni復(fù)合微球?qū)P的催化作用、Au/Ni/PS復(fù)合微球的導(dǎo)電性能、納米Pd/PMMA復(fù)合微球?qū)eck反應(yīng)的催化作用及PS/Ni復(fù)合微球的磁性能。結(jié)果表明，以聚合物為核體的復(fù)合粒子在電、磁和催化等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。 （3）中空結(jié)構(gòu)粒子的制備及性能研究 研究了聚合模板法制備中空粒子的可行

6、性：以PS/Ni核殼粒子為前驅(qū)體，分別采用煅燒、溶解聚合物核體的方法制備出了中空結(jié)構(gòu)粒子。 鑒于聚合物模板法過程繁瑣，本文提出了一種制備中空結(jié)構(gòu)金屬粒子的新方法，即“氫氧化物模板法”。該方法以金屬氫氧化物（Ni（OH）2、Co（OH）2）為模板，以化學(xué)鍍?yōu)槌练e手段在模板表面包覆一層合金，然后采用合適的絡(luò)合劑對模板進(jìn)行消融，制備出了微納米級(jí)中空結(jié)構(gòu)的Ni-P、Ni-B、Co-B非晶態(tài)粒子。與其他制備中空結(jié)構(gòu)粒子的方法相比，氫氧化物