溶液聚合法改性SiO2制備核殼結構的SiO2-PMMA-POEOMA和多核殼結構的SiO2-TiO2復合材料.pdf

1、采用溶液聚合法，在3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（MPS）改性的二氧化硅（SiO2-MPS）表面先后接枝甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和乙二醇甲醚甲基丙烯酸甲酯（POEOMA），制備了核-殼結構的無機/有機納米復合材料SiO2-PMMA-POEOMA。以鈦酸四丁酯(TBT)為鈦源，并分別以SiO2-PMMA-POEOMA為單模板和SiO2-PMMA-b-POEOMA及十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）為雙模板制備了不同TiO2殼層厚度的石

2、榴狀多核-殼結構的SiO2-TiO2復合材料。主要研究內容如下：
　?。?）以正硅酸四乙酯（TEOS）為硅源，采用St?ber法制備單分散、球形的納米SiO2粒子。為提高二氧化硅和有機物之間的兼容性，用乙烯基硅烷偶聯(lián)劑MPS對所制備的SiO2進行改性，引入的乙烯基用于下一步的溶液聚合反應。通過透射電子顯微鏡(TEM)和場發(fā)射掃描電子顯微鏡（FESEM）可以看出，得到的高度分散、球形的納米SiO2粒子的平均粒徑約為120nm。熱重分

3、析（TGA）證明：制備的SiO2因表面富含羥基而物理吸附了一些水，且改性后的SiO2出現(xiàn)更大的熱失重，這主要是由于SiO2改性后，改性劑中存在有機基團。在傅里葉變換-紅外光譜圖（FT-IR）中也出現(xiàn)有機改性劑中C=C（1633cm-1）和C=O（1733cm-1）基團的特征吸收峰。這些表征結果都說明納米SiO2被成功改性。
　?。?）采用溶液聚合法在SiO2表面接枝不同殼厚度的兩親性聚合物PMMA-b-POEOMA。本聚合方法以硫

4、酸鉀（KPS）為引發(fā)劑，N,N-二甲基甲酰胺（DMF）為溶劑。從TEM圖上可以看出，隨著引發(fā)劑KPS用量減少，PMMA-b-POEOMA殼厚度逐漸增加，分別為6，8和10nm。且SiO2-PMMA-POEOMA（SMOn）呈相對規(guī)則的球形，外表面也相對光滑，而且隨著KPS用量減少，團聚愈來愈嚴重。從TGA圖中也可以看出，隨著KPS用量減少，失重逐漸增加。
　　（3）以SMOn為模板水解鈦酸四丁酯（TBT），TBT主要與親水部分PO

5、EOMA水解。為調節(jié)TiO2層厚度，在加入TBT之前，先加入CTAB，而后TBT與以SMOn和CTAB雙模板水解。最后，在馬弗爐中煅燒包覆TiO2的復合材料。從HRTEM和FESEM圖中可以看出，制備得到的SiO2-TiO2復合材料是石榴狀的。在未加入CTAB之前，TiO2層的厚度大約為55nm，而加入CTAB之后厚度減小為45nm。N2吸附-脫附表征結果證實，加入CTAB之后，TiO2微晶的尺寸分別由51.26，57.98，59.50

6、nm減小到44.32，44.98，46.24nm。BET比表面積分別由68.07，72.57，54.45m2g-1減小到45.27，18.39，36.79m2g-1；而孔體積則由0.08cm3g-1分別減小到0.06，0.04，0.05cm3g-1；孔徑則由3.98，4.28，4.68nm增加到5.59，6.93，5.58nm；SiO2次級單元的最大數量估計值分別由90，1068，584個減少到58，410，187個。說明隨著CTAB的