有机无机杂化空心微球的制备.doc

中山大学硕士学位论文

有机/无机杂化空心微球的制备

PreparationofOrganic/InorganicHybrid
HollowSpheres

专业名称：高分子化学与物理
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二○一三年五月
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日期：年月日

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日期：年月日日期：年月日
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学位论文作者签名：
日期：年月日有机/无机杂化空心微球的制备
中山大学硕士学位论文
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论文题目：有机/无机杂化空心微球的制备
专业：高分子化学与物理
硕士生：郑碧瑜
指导教师：曾兆华副教授
摘要
单分散的空心微球因为具有确定的形态、均一的粒径、较低的密度、较大的表面积以及广泛的潜在应用在近几十年来受到了极大的关注。传统的空心球形的化合物一般通过模板法制得。这种模板法虽然能制得具有确定形态和单分散性的空心产物，但是这种模板的合成通常需要经过复杂的化学步骤(模板的合成及功能化等)以及为了得到空心产物而移除模板的步骤也比较复杂和耗时。
针对空心微球制备的局限性，本论文通过一步光引发方法实现了功能化的聚合物模板的制备，避免了传统模板合成的复杂步骤；利用这种模板得到了有机/无机杂化的的空心微球，这种得到空心微球的方法不需要特别经过移除模板的步骤，在相同的介质中就可以实现表面覆盖以及模板移除，大大简化了传统空心微球合成的步骤。
本论文的研究内容主要包含以下三个部分：
1.设计并合成了一系列羧基含量不同的大分子RAFT试剂，并以此作为分散剂，利用光引发分散聚合法成功制备了粒径均匀、单分散的PMMA微球。在分散剂用量为10-20%、光引发剂浓度为3%、单体浓度为10%、乙醇质量分数为40%、反应1小时的条件下，可得到单分散性较好的聚合物微球。
2.分别以两种（A系列和B系列）表面羧基化的PMMA微球作为模板，2-甲基咪唑和六水硝酸锌的醇水溶液作为多孔配位聚合物ZIF-8的前驱体，在70℃条件下，利用锌离子和羧基的络合作用在微球表面覆盖ZIF-8纳米晶体，并进一步增长和聚集形成ZIF-8外壳。与此同时，PMMA的聚合链受到ZIF-8纳米颗粒之间强烈的毛细管作用力而扩散到这些颗粒的空隙之间，最终形成了空心的PMMA/ZIF-8有机/无机杂化空心微球。还考察了不同反应条件对空心微球形成的影响，并对这些空心微球进行了X射线粉末衍射分析、XPS光电子能谱分析、热重分析、氮气吸附分析等表征，并研究了这种空心微球形成的机理。
3.以第二章中制得的羧基化PMMA微球为模板，钛酸四乙酯作为二氧化钛的前驱体，在50℃和酸催化的条件下，钛酸四乙酯水解并脱水形成二氧化钛纳米颗粒，这些纳米颗粒通过与微球表面的羧基的作用被捕获到PMMA微球表面，其表面覆盖并进一步聚集形成TiO2外壳。与此同时，PMMA链段受到微球表面TiO2纳米颗粒之间强烈的毛细管作用力，从核内扩散到这些颗粒的空隙之间，最终形成空心的PMMA/TiO2有机/无机杂化空心微球。还考察了不同反应条件对空心微球形成的影响，并对这些空心微球进行了热重分析、氮气吸附分析等表征，并研究了这种空心微球形成的机理。

关键词：单分散微球；杂化空心微球；ZIF-8；二氧化钛

Title:PreparationofOrganic/InorganicHybridHollowSpheres
Major:Poly