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多功能核壳结构复合微球
【摘要】
本文研究了一种具有多功能性的核壳结构复合微球的制备方法与性质表征。该微球以聚苯乙烯为核心，通过酸碱介电感应法合成了壳层中的乙烯基壳聚糖/凝胶体材料，并在其表面引入了疏水性硅烷偶联剂。结果表明，制备得到的核壳结构复合微球具有一定的稳定性、良好的催化活性和吸附性能，具有广泛的应用前景。
【关键词】核壳复合微球；乙烯基壳聚糖/凝胶体材料；疏水性硅烷偶联剂；催化活性；吸附性能
【Abstract】
Thispaperinvestigatedthepreparationandcharacterizationofmultifunctionalcore-shellcompositemicrospheres.Themicrospherehasapolystyrenecore,anethylene-basedchitosan/gelatinmaterialintheshell,andhydrophobicsilanecouplingagentonthesurface.Itwassynthesizedbyacid-baseelectrostaticinductionmethod.Theresultsshowedthatthepreparedcore-shellcompositemicrospherehascertainstability,goodcatalyticactivityandadsorptionperformance,andhaswideapplicationprospects.
【Keywords】core-shellcompositemicrosphere;ethylene-basedchitosan/gelatinmaterial;hydrophobicsilanecouplingagent;catalyticactivity;adsorptionperformance
【引言】
微球具有广泛的应用前景，如催化剂、吸附剂、生物传感器等。相比较于传统的单一材料微球，核壳结构复合微球由核心、壳层和表面修饰三部分组成，不仅具有单一功能，还具有多种功能，能够实现多种应用。因此，制备多功能核壳结构复合微球具有重要的研究价值和应用前景。
【实验部分】
1.实验材料
聚苯乙烯微球（PS微球）（直径200nm，500nm，1μm）
乙烯基壳聚糖（ECS）（电极光化学）
明胶
硅烷偶联剂（APTMS）
醋酸、NaOH、乙酸、酒精、去离子水
2.实验步骤
（1）制备ECS/明胶/醋酸复合物
将0.5gECS和0.05g明胶溶于10mL醋酸中，搅拌24h,然后过滤、烘干，制得ECS/明胶/醋酸复合物。
（2）制备ECS/明胶凝胶体
将ECS/明胶/醋酸复合物逐渐加入到220mL去离子水中，搅拌1h,再转入NaOH溶液中继续搅拌，直至形成凝胶体。
（3）制备核壳复合微球
将PS微球（1mg/mL）和ECS/明胶凝胶体（10mg/mL）混合溶液以不同的体积比例（1:1,1:2,1:3）混合，搅拌4h。然后加入3-甲氧基丙基三甲氧基硅烷偶联剂（APTMS）（1mL/L）并进一步搅拌1h,以形成核壳复合微球。
（4）性质表征
采用扫描电子显微镜（SEM）观察微观形貌，利用氮气吸附解吸法测定比表面积与孔径分布，以及利用紫外-可见吸收光谱法和荧光法测定催化反应活性。
【结果与讨论】
（1）SEM结果表明，制得的复合微球大致呈球形，且表面平整、光滑。随着PS/ECS/明胶混合液中ECS/明胶比例的增加，表面形态趋向于均匀而连续的结构；
（2）氮气吸附解吸法测定结果表明，制备得到的复合微球具有100~200nm的孔径和30~50m2/g的比表面积；
（3）荧光法和紫外-可见吸收光谱分析结果表明，制备得到的核壳复合微球具有良好的催化活性和吸附性能。以其为催化剂样品，对罗丹明B进行催化分解，具有较好的催化活性；利用其进行亚甲基蓝吸附，达到了较好的吸附效果。
【结论】
通过酸碱介电感应法合成了一种以聚苯乙烯为核心，ECS/明胶为壳层的复合微球，并在其表面引入了硅烷偶联剂。该复合微球具有一定的稳定性、良好的催化活性和吸附性能，有望在催化剂和吸附剂的领域得到广泛应用。