有序亞微米中空硅材料的設(shè)計(jì)與合成.pdf

1、中空硅因能形成與模板結(jié)構(gòu)相匹配的有序及均勻的功能性材料,而廣泛應(yīng)用于酶的固定、藥物釋放,以及生物傳感等領(lǐng)域。多年來,人們也一直在努力設(shè)計(jì)出有序、均勻及可控的中空材料,以便更好地應(yīng)用于分子識別、分子催化及生物傳感等。近年來,中空材料的研究重點(diǎn)主要集中于新的合成策略,包括各種物理和化學(xué)合成方法,如模板合成法、無模板法、奧斯特瓦爾德(Ostwald)熟化及表面活性聚合等等。其中,模板法因其結(jié)構(gòu)、形態(tài)可控而成為研究的最多和應(yīng)用最廣的方法之一。然

2、而,模板合成法仍然存在一些不足,該技術(shù)必須經(jīng)過多步才能完成,如模板的制備、中空原材料在模板表面的沉積或自組裝、以及模板的除去等。整個(gè)過程耗時(shí)較長,嚴(yán)重制約了中空材料技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,限制了使其大規(guī)模的應(yīng)用。因此,發(fā)展一種更加簡易的合成中空硅材料的方法是極其必要的。本論文的立意正在于設(shè)計(jì)出一種簡易的方法,制備有序亞微米中空硅材料。
　　 論文采用無皂乳液聚合,連續(xù)添加陽離子單體2-甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化銨對聚苯乙烯乳膠粒子進(jìn)

3、行表面改性,制備單分散性陽離子聚苯乙烯模板,以正四乙氧基硅烷為硅源,在乙醇和氨水的作用下,促使硅材料在模板表面均勻地水解縮合和自組裝,無需對所制備的中空硅前驅(qū)體進(jìn)行分離,直接向原反應(yīng)體系加入少量二氯甲烷,就可以在原位中除去陽離子聚苯乙烯模板。通過透射電子顯微鏡(TEM),掃描電子顯微鏡(SEM),傅里葉紅外可見光光譜(FT-IR),熱重分析(TGA)和孔隙度-比表面積儀(BET法)等方法表征所制備的中空硅材料。證明了所制備的硅材料具有高

4、度有序性、單分散性、均一殼層厚度和高比表面積。研究了制備二氧化硅中空微球過程中,DMC含量,二氯甲烷,氨水和TEOS添加量對中空硅材料性能的影響,通過調(diào)節(jié)各影響因素,實(shí)現(xiàn)了殼層厚度在15-160nm范圍內(nèi)的可控。
　　 在成功制備有序單層中空硅材料的基礎(chǔ)上,利用層與層自組裝技術(shù),成功制備出高度有序的,更高比表面積的,并且未被文獻(xiàn)報(bào)道的雙層中空硅新材料,通過TEM,SEM和孔隙度-比表面積儀等方法進(jìn)行表征,證明了所制備的材料具有雙