液體核微膠囊的制備及應(yīng)用.pdf

1、微膠囊廣泛地應(yīng)用于催化、藥物傳送以及藥物成像等方面，其大小、壁厚、孔徑具有高度可調(diào)性，其中以Pickering體系為模板形成的微膠囊通過調(diào)節(jié)固體納米粒子的表面潤濕性方便地將不同液體分散、包裹，隨后通過化學(xué)交聯(lián)形成液體核微膠囊。在液體核微膠囊中液體以本身的狀態(tài)存在，微膠囊殼層具有一定的滲透性，就像植物細胞壁一樣允許分子與內(nèi)部液體進行接觸，為高效催化、藥物傳送提供了全新的可能。將工業(yè)生產(chǎn)中粘度高、腐蝕性大的液體包裹形成液體核微膠囊可以在保持

2、液體本征特性的同時，使其具有非均相催化劑的易分離，可循環(huán)的特性，為解決液體在工業(yè)生產(chǎn)及運輸中帶來的問題提供了可能。本論文聚焦強腐蝕性的濃硫酸及綠色溶劑離子液，以Pickering體系為模板，將上述液體高度分散，再通過化學(xué)方法形成液體核微膠囊，并嘗試將其應(yīng)用于連續(xù)-流動化反應(yīng)。
　　在Pickering氣-液體系中，無需額外的油相參與，固體材料吸附于液體-空氣界面，經(jīng)過高速攪拌形成氣體包液體“反相氣泡”，適用于腐蝕強的濃硫酸的分散與

3、包裹。用十三氟辛基三甲氧基硅烷對SiO2納米球（SN）表面進行功能化修飾，制得了耐腐蝕的超疏水SiO2納米球(SN-F)。將SN-F與90％濃硫酸在高速攪拌下混合成功地制備了“干濃硫酸”，即空氣包濃硫酸反相氣泡。探討了SN-F用量對形成“干濃硫酸”的影響，當(dāng)SN-F的質(zhì)量分數(shù)為5％時，“干濃硫酸”為100～200μm間均勻的球體。對“干濃硫酸”的性質(zhì)進行探索，發(fā)現(xiàn)通過此方法得到的“干濃硫酸”形貌均勻、比表面積大，具有一定的機械強度，且其

4、形貌及性質(zhì)在18個月后沒有改變。為了提高“干濃硫酸”的機械強度使其應(yīng)用于固定床，通過氣相交聯(lián)法對“干濃硫酸”交聯(lián)形成“濃硫酸”液體核微膠囊做了初步探索。
　　以離子液Pickering乳液為模板，通過化學(xué)交聯(lián)法，制成二氧化硅為殼，離子液體為核的離子液核微膠囊。利用SEM、EDS、氮氣物理吸附脫附對其形貌、結(jié)構(gòu)進行表征，并對其滲透性、耐壓能力、耐極性溶劑能力做了探究。利用熒光分子探針對不同交聯(lián)劑用量制備的離子液核微膠囊的滲透性進行探

5、究，發(fā)現(xiàn)熒光小分子可通過二氧化硅殼層進出離子液核微膠囊，說明離子液核微膠囊具有一定的滲透性，且其滲透性隨交聯(lián)劑的用量增大而降低。用固定床對離子液核微膠囊進行機械強度測試，離子液核微膠囊在液壓為1MPa流速為55mL/L下仍能穩(wěn)定存在，且72小時后形貌無破損，基本滿足工業(yè)固定床對催化劑機械強度的需要。將離子液微膠囊置于極性溶劑甲醇中，其形貌不變。以上說明，離子液核微膠囊比表面積大、尺寸與滲透性可調(diào)，具有一定的機械強度，可承受較大濃度的極性

6、試劑，為催化劑用于固定床進行連續(xù)化、高效地反應(yīng)奠定了基礎(chǔ)。
　　在離子液中溶入南極假絲酵母脂肪酶B（CALB酶），使離子液核微膠囊具有酶促反應(yīng)能力，以D，L-1-苯乙醇動力學(xué)拆分反應(yīng)為模型測試離子液核微膠囊在連續(xù)-流動化反應(yīng)中的催化效果。探究了不同尺寸及滲透性的離子液核微膠囊對反應(yīng)的影響，并測量了離子液核微膠囊在連續(xù)-流動化反應(yīng)體系中的動力學(xué)參數(shù)，如米氏常數(shù)Km、最大反應(yīng)速率Vmax及反應(yīng)常數(shù)kcat。測得Km為0.1mol·L-

7、1、Vmax為3.2×10-3mol·min-1及kcat為6.7×102min-1，說明離子液核微膠囊在連續(xù)-流動化反應(yīng)體系中具有高效的催化能力。最后，在離子液核微膠囊微膠囊催化D，L-1-苯乙醇與醋酸乙烯酯的反應(yīng)中，底物濃度為0.35mol/L，流速為2mL/h，轉(zhuǎn)化率＞49.9％，對映體過量ee％為99.0％，反應(yīng)持續(xù)了1500小時反應(yīng)效率仍沒有明顯下降。將此體系進行底物拓展，反應(yīng)進行了200小時，對映體過量ee％一直維持在99％