核壳结构磁性高分子微球的制备与性能研究

摘要

纳米材料是当前最热门的学科之一，特别是自碳纳米管被发现以后，对纳米材料结构的设计与调控一直是纳米材料科学领域研究的重点。核壳结构纳米材料通常能通过协同效应，将两种或者多种材料的性能结合，从而打破材料之间的界限，并有可能获得新的独特的性质。作为新型的功能材料，核壳结构磁性高分子微球因其巨大的应用潜力已引起了各国研究者的高度重视，在药物载体、磁性橡胶、导电橡胶等领域有重要应用。本论文主要研究了核壳结构 Ni0.5Zn0.5Fe2O4/ PANI、核壳结构 Ni/PANI以及中孔MnFe2O4/PANI核壳结构磁性高分子微球的制备及性能。主要研究内容如下：
　　(1)以铁、镍、锌硝酸盐为金属盐，NaOH为沉淀剂，吐温80为表面活性剂，正戊醇为助表面活性剂组成的微乳液，通过微乳液法制备得到单分散性磁性 Ni0.5Zn0.5Fe2O4纳米颗粒；再以苯胺盐酸盐为单体，通过微乳液聚合法，最终制得了Ni0.5Zn0.5Fe2O4/PANI核壳结构磁性高分子微球。SEM、TEM、FTIR以及TGA结果均表明，磁性Ni0.5Zn0.5Fe2O4纳米颗粒以及与PANI结合，并形成了一定厚度的包覆层，为典型的核壳结构。VSM结果显示，磁性 Ni0.5Zn0.5Fe2O4纳米颗粒的的矫顽力、剩余磁化强度和饱和磁化强度分别为3.16Oe，2.48 emu/g，34.10emu/g，表现出良好的磁响应性。
　　(2)通过水热法制备了单分散Ni微球，并且通过原位分散聚合技术制得了Ni/PANI磁性高分子微球。通过SEM和TEM表征，观察到Ni微球以及Ni/PANI复合微球均具有很好的单分散性，粒径分布较窄；此外，还观察到Ni/PANI微球具有明显的核壳结构；FTIR和TGA结果进一步表明，PANI在Ni微球上有很好的结合，附着的PANI质量比率约为22％。VSM结果表明，最终得到的Ni/PANI核壳结构磁性高分子微球具有很好的磁响应性，其矫顽力和饱和磁化强度分别为0Oe，20.04emu/g。最后，对Ni微球和Ni/PANI核壳结构的形成机理进行了较为细致深入的探讨。
　　(3)通过溶胶-凝胶结合C微球模板法，制备了中孔结构 MnFe2O4微球；并采用原位分散聚合技术，成功制得了中孔 MnFe2O4/PANI核壳结构磁性高分子微球。FTIR和TGA结果表明，PANI与MnFe2O4有很好的结合，PANI的附着质量比率约为16%；SEM与 TEM结果显示，MnFe2O4微球与 MnFe2O4/PANI微球均具有很好的分散性，并且具有非常典型的中孔结构。VSM结果表明，最终得到的中孔MnFe2O4/PANI核壳结构磁性高分子微球具有很好的磁响应性，其矫顽力、剩余磁化强度和饱和磁化强度分别为0Oe，81.10emu/g，因而在药物载体领域可能有重要的潜在应用价值。

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1 核壳结构磁性高分子微球的制备与应用研究进展

1.1引言

1.2 纳米材料特性

1.3 纳米材料制备技术

1.4 核壳结构制备技术

1.5核壳结构磁性高分子微球的表征和性能研究

1.6本课题关键问题及发展趋势

1.7本课题研究内容

2 微乳液法制备Ni0.5Zn0.5Fe2O4/PANI核壳结构磁性高分子微球

2.1引言

2.2试验部分

2.3 结果与讨论

2.4 形成机理与过程

2.5本章小结

3 原位分散聚合法制备Ni/PANI核壳结构磁性高分子微球

3.1引言

3.2试验部分

3.3 结果与讨论

3.4 形成机理

3.5 本章小结

4 中孔MnFe2O4/PANI核壳结构磁性高分子微球

4.1引言

4.2试验部分

4.3 结果与讨论

4.4 形成机理

4.5 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢