高内相乳液模板法制备二氧化锰/聚苯乙烯复合大孔材料及其应用研究

摘要

通过对文献的综述，介绍了高内相乳液的一些知识，并详述了利用高内相乳液为模板制备大孔材料过程中的影响因素，大孔材料的应用，以及二氧化锰在环境处理方面的应用。本论文结合伽马射线辐照和高内相乳液模板法制备了二氧化锰/聚苯乙烯复合大孔材料。以过氧化氢为氧化剂，研究了它对亚甲基蓝的催化性能，发现其催化效果明显优于纯二氧化锰纳米粒子。并以此复合物为基材制备了二氧化锰/聚苯乙烯/聚苯胺复合大孔材料。
　　 高内相乳液制备的多孔材料具有方法简单，孔径尺寸及分布可控，孔间可相互贯通，密度小，比表面积大等优点，在催化、分离、医学材料、电化学传感器等方面有巨大的潜在应用价值，因此近几年来引起人们极大的兴趣。此外，聚合物-金属纳米复合材料兼有无机物、有机物和纳米材料的特性，具有优良的力学、光、电、磁等功能，在很多领域都有很诱人的应用前景。因此，在第二章中介绍了用伽马射线辐照高内相乳液制备复合大孔材料的方法。我们以KMnO4溶液为水相，苯乙烯为油相制备高内相乳液，结合伽马射线辐照引发单体聚合和制备纳米材料的技术，成功制备了二氧化锰/聚苯乙烯大孔复合材料。
　　 由于锰元素可以呈现多种电子结构，所以锰有多种氧化物并且都具有一定的氧化还原能力。对一些氧化反应来说，MnO2的氧化活性远高于Mn2O3。作为新型环保催化剂，纳米MnO2在H2O2分解、亚甲基蓝降解、苯酚的湿法氧化等反应中得到了应用。所以在第三章中我们利用制备的二氧化锰/聚苯乙烯大孔复合材料做催化剂，过氧化氢做氧化剂，亚甲基蓝溶液模拟废水，研究了其催化性能。由于二氧化锰/聚苯乙烯复合大孔材料一方面具有纳米二氧化锰的优越的催化活性；另一方面，又有大孔PS作载体，因而具有独特的结构和更大的比表面积，因此显示出纯二氧化锰纳米粒子所没有的催化活性。
　　 聚苯胺(PAn)是目前研究最为广泛的导电高分子材料之一，具有环境稳定性好、合成简便、耐高温及抗腐蚀性能良好等优点，是目前公认的最具有应用潜力的导电高分子材料之一。聚苯胺还有独特的掺杂机制，优异的物理化学性能，良好的光、热稳定性，使其拥有许多独特的应用领域。在第四章中，我们用前面制备的二氧化锰/聚苯乙烯复合大孔材料为基材，以复合材料中二氧化锰为氧化剂，在酸性条件下合成了二氧化锰/聚苯乙烯/聚苯胺复合大孔材料。结果显示苯胺在二氧化锰纳米粒子的周围发生原位氧化聚合，生成墨绿色的聚苯胺。由于多孔材料的孔间通透性好，因此生成的聚苯胺均匀的附着在孔壁上，并没有对材料的孔径和通道直径造成影响，仍然具有相互贯通的网状孔结构。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章综述

1.1高内相乳液

1.1.1 高内相乳液的类型

1.1.2 高内相乳液法制备多孔材料的影响因素

1.1.3 多孔材料的用途

1.2二氧化锰纳米粒子

1.2.1纳米二氧化锰材料的制备

1.2.2二氧化锰在环境治理方面的应用

1.3选题依据与构想

参考文献

第2章 高内相乳液制备二氧化锰/聚苯乙烯大孔复合材料

2.1 前言

2.2实验部分

2.2.1 试剂

2.2.2聚苯乙烯大孔材料的制备

2.2.3二氧化锰/聚苯乙烯复合大孔材料的制备

2.2.4表征与测试

2.3结果与讨论

2.3.1水相含量的影响

2.3.2乳化剂种类的影响

2.3.3二氧化锰/聚苯乙烯复合大孔材料的形成及表征

2.3.4 自由基捕捉剂异丙醇的影响

2.3.5复合材料中二氧化锰的定量控制

本章小结

参考文献

第3章 二氧化锰/聚苯乙烯复合大孔材料催化性能的研究

3.1 前言

3.2 实验部分

3.2.1试剂

3.2.2二氧化锰纳米粒子的制备

3.2.3催化性能测试

3.2.4表征与测试

3.3结果与讨论

3.3.1二氧化锰纳米粒子的表征

3.3.2催化反应最佳实验条件的选择

3.3.3 MnO2纳米粒子与MnO2/PS复合大孔材料催化效果的比较

3.3.4催化机理的研究

本章小结

参考文献

第4章 二氧化锰/聚苯乙烯/聚苯胺复合大孔材料的制备

4.1前言

4.2实验部分

4.2.1 试剂

4.2.2实验步骤

4.3表征与测试

4.4结果与讨论

本章小结

参考文献

论文总结与展望

硕士期间完成的论文

致谢