具有潛在催化氧化活性的核-殼型復(fù)合微球的制備與表征.pdf

1、近年來(lái)，圍繞微反應(yīng)器的設(shè)計(jì)和應(yīng)用的研究越來(lái)越多。其將化學(xué)反應(yīng)限域在微米級(jí)甚至納米級(jí)的微小空間內(nèi)的特性使其具有廣泛的應(yīng)用，特別是在液/液兩相催化反應(yīng)領(lǐng)域已初步顯示其重要的應(yīng)用前景。同時(shí)，隨著環(huán)保問(wèn)題越來(lái)越受到人們的關(guān)注，對(duì)含硫尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)的要求也越來(lái)越嚴(yán)格(至2011年，歐盟各國(guó)使用無(wú)硫汽油)，傳統(tǒng)脫硫方法很難達(dá)到這一要求，因此，許多科學(xué)工作者致力于研究新的脫硫方法，如吸附法、萃取法、氧化法及生物化學(xué)法等。其中，H<,2>O<,2>選擇性

2、催化氧化深度脫硫是典型的兩相催化反應(yīng)之一，該方法與萃取相結(jié)合是最有發(fā)展前景的深度脫硫法之一。因此，有目的的構(gòu)筑新型的將反應(yīng)器與萃取器集于一體的兩相催化微反應(yīng)器是很有必要的。 本實(shí)驗(yàn)室以高分子微凝膠作微反應(yīng)器制備復(fù)合材料的優(yōu)勢(shì)在于通過(guò)模板的空間限域和調(diào)控作用實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)合材料的表面形貌和結(jié)構(gòu)的控制，獲得各種具有特異表面結(jié)構(gòu)的有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合材料，從而實(shí)現(xiàn)納米尺寸微粒和大尺度模板間的有效復(fù)合。結(jié)合該復(fù)合材料的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，本研究根據(jù)H<,2

3、>O<,2>催化氧化深度脫硫的基本原理，構(gòu)筑新型的具有潛在催化氧化活性的兩相催化微反應(yīng)器，并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的表征。本論文研究?jī)?nèi)容主要涉及以下幾個(gè)方面： (1)以乙烯基吡咯烷酮(VP)、甲基丙烯酸(MAA)和丙烯酰胺(AM)為單體，N'N'-亞甲基雙丙烯酰胺(BA)為交聯(lián)劑，過(guò)硫酸銨(APS)為引發(fā)劑，四甲基乙二胺(TMEDA)為促進(jìn)劑，采用反相懸浮聚合法制備得到三元高分子微凝膠P(AM-MAA-VP)。采用掃描電子顯微鏡(SEM)

4、和傅立葉轉(zhuǎn)換紅外光譜儀(FT-IR)對(duì)高分子微凝膠的形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。詳細(xì)討論了VP、BA、APS、TMEDA等因素對(duì)高分子微凝膠形貌和結(jié)構(gòu)的影響，制備得到核-殼型高分子微凝膠和類蜂窩狀高分子材料。 (2)分別采用膠體溶脹模板法、靜電相互作用法及氣/固界面原位沉積法制備了一系列表面形貌各異的核．殼型P(AM-MAA-VP)/SiO<,2>復(fù)合微球。采用掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)和傅立葉轉(zhuǎn)換紅外光譜儀(

5、FT-IR)對(duì)復(fù)合微球的形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析；采用X射線衍射儀(XRD)和電子能譜分析儀(EDX)對(duì)復(fù)合微球的晶型和元素組成進(jìn)行了分析。利用上述三種方法所得復(fù)合微球的形貌和結(jié)構(gòu)的差異主要在于微球表面SiO<,2>顆粒大小不同以及微球表面變形程度不同，這種差異可利用各種方法本身使模板微球的溶脹行為以及SiO<,2>微粒形成機(jī)制的差異性得到解釋。這些方法制得的復(fù)合微球材料兼顧了微米級(jí)微球易于分離和納米級(jí)微球具有較大比表面積的特點(diǎn)，同時(shí)，這種

6、方法對(duì)于通過(guò)改變模板微球及沉積反應(yīng)前驅(qū)體組成制備所期望的復(fù)合微球材料具有借鑒意義。 (3)以P(AM-MAA-VP)/SiO<,2>復(fù)合微球?yàn)槟０澹ㄟ^(guò)限域原位沉積相轉(zhuǎn)移催化劑AEM于微球表面，制得P(AM-MAA-VP)/SiO<,2>/AEM兩親性復(fù)合微球。該復(fù)合微球表面AEM擔(dān)載量及表面形貌可通過(guò)調(diào)節(jié)AEM用量、水蒸氣含量及模板微球形貌等因素進(jìn)行有效調(diào)控。再將P(AM-MAA-VP)/SiO<,2>/AEM兩親性復(fù)合微球進(jìn)