微凝膠模板法制備多層核-殼結構復合微球材料研究.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合材料，正是由于中心粒子和殼層的組成不同，復合材料最終將表現(xiàn)出與其對應的中心粒子完全不同的物理和化學性能(如光學、電學、磁性、機械性能等)。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行外殼層的包覆作用使其性質發(fā)生改變；若在金屬表面沉積上無機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節(jié)金屬粒子之問的距離

2、從而防止金屬粒子團聚。 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構的復合材料。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。高分子微凝膠是一類典型的具有三維網(wǎng)絡結構的軟固體微粒材料，它不僅制備方法簡單、容易引入反應性基團，而且通過選擇合適的聚合反應方法，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．殼型復合微球的優(yōu)良的模板材料。以此研究思想為基礎，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構的無機．高分子復合微球材料的新思路。在前期研究工作基礎上，本論文主要開展了以高分子微凝膠為模板，重金屬鎢為內殼層材料，外部分別進行脲醛樹脂、二氧化硅、銀包覆的制備研究，共得到了三種具有多層核．殼結構的復合微球材料，主要研究內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-殼結構的P(AM-co-MAA)-W復合微球；再將經(jīng)甲醛和尿素溶液溶脹后的復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構的P(AM-co-MAA)-W-UF的復合微球。利用掃描電子顯微鏡(SEM)、X-射線衍射(XRD)等手段對復合微球的形貌、無機物的晶形等進行了表征。實驗結果表明，P(AM-co-MAA)-W—UF復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-殼結構P(AM-co-MAA)-W-SiO<,2>的復合微球材料。實驗結果表明，通過PVP的修飾可以有效地改善P(AM-co-MAA)-W復合微球表面的官能團結構，從

6、而改變其表面性質，較為顯著的增強了復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復合微球為模板，分別通過反相懸浮法、氣相法、直接反應法制備具有核-殼結構的P(AM-co-MAA)-W-Ag雙金屬復合微球材料。實驗結果表明，三種方法制備得到的P(AM-co-MAA)-W-Ag雙金屬復合微球的表