水滑石@磺化聚苯乙烯微球的可控制备及其性能研究

摘要

随着材料科学与技术的发展，科学家正在努力探索运用化学或物理的方法来构建具有特定形貌和孔结构的材料，从而可能实现对某些材料的设计，如新型催化剂载体、大分子聚合物分离膜、生物医药材料和药物载体等，最终调控其应用性能。复合金属氢氧化物（LDHs）是一类可人工合成的、具有二维结构的阴离子型层状功能材料，它们由带有正电荷的主体层板、平衡正电荷的层间阴离子客体和部分水分子组成。其层板元素组成和层间阴离子种类可调的特点能够衍生出很多具有不同物理化学特性的功能性组装体，因此有可能作为高性能催化材料、吸附材料、分离材料、功能性助剂材料、生物材料和医药材料等获得应用。目前，在该研究领域的工作中，LDHs类材料通常是以粉体形式使用，这样就会在实际应用过程中（比如作为催化材料、吸附和分离材料等）产生诸如压力高、传质/传热效率低以及分离困难等问题。因此，关于LDHs类材料的形貌可控制备具有明显的科学意义和实际应用价值。 本论文以LDHs类材料的形貌可控制备为目标，重点研究了水滑石@磺化聚苯乙烯复合微球材料的制备及其应用。具体的研究内容和实验结果如下： 1．在高电荷、磺酸根改性的聚苯乙烯微球表面，通过表面成核和生长过程在微球表面生长水滑石，而形成均匀的包覆层，其壳层可表现出花状和草莓状的结构，包覆层厚度在40～200nm左右。包覆层的厚度和形貌可以通过改变金属离子和聚苯乙烯微球的浓度来调节； 2．垂直取向纳微结构的CoFeFe-LDHs薄膜，经硅烷偶联剂修饰后，表现出优异的超疏水性能，与水的静态接触角高达157．7°。 3．系统地考察了疏水化处理后CoFeFe-LDHs水滑石异质微球其抗酸碱性能，研究结果表明：其具有一定的耐酸性，在pH=2的水溶液中，其静态接触角高达158．8°，150s左右其接触角到达稳定，其接触角为141°。而在pH=12的水溶液中，水滑石存在一个溶解再结晶的过程。造成这两种情况的根本原因是氟化后水滑石的耐酸碱性能改变。 4．通过SEM表征手段揭示了表面修饰后的CoFeFe-LDHs薄膜产生超疏水性能的内在原因：低温条件下制备的LDHs薄膜较疏松，晶粒之间空隙较大，形成纳微复合结构；并且疏水化处理后薄膜纳微结构基本上没有变化；水滴与薄膜介面上能够容纳较多的空气气囊，从而表现出优异的超疏水性能。 5．对CoFeFe-LDHs@sPS复合微球进行程序升温煅烧制备CoFe2O4中空微球，通过掺杂水滑石层板的金属元素的实现了对尖晶石磁性的调控；

目录

文摘

英文文摘

声明

第一篇绪论

1.1 模板法制备复合微球材料

1.1.1硬模板合成复合微球材料

1.1.2软模板制备有机-无机复合微球材料

1.1.3模板法应用开发前景

1.2 水滑石类化合物

1.2.1概述

1.2.2 LDHs的结构

1.2.3 LDHs的性质

1.2.4 LDHs的制备方法

1.2.5 LDHs薄膜的制备方法

1.2.6 LDHs的应用

1.3 磁性中空材料的制备和应用

1.3.1磁性中空材料的制备

1.3.2磁性中空材料的应用

1.4 本课题研究内容、目的和意义

1.4.1论文选题的目的及意义

1.4.2论文研究内容

参考文献

第二篇实验部分

2.1实验原料

2.2样品结构表征、组成及性能分析

2.2.1 X射线衍射(XRD)分析

2.2.2红外光谱(IR)分析

2.2.3热重及微商热重(TG-DTA)分析

2.2.4透射电镜(TEM)分析

2.2.5扫描电镜(SEM)分析

2.2.6扫描电镜—能量散射谱(SEM-EDS)分析

2.2.7振动样品磁强计(VSM)测量

2.2.8 X射线光电子能谱(XPS)分析

2.2.9全自动接触角仪测试

第三篇模板法制备水滑石@聚苯乙烯单分散性核壳结构材料

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1聚苯乙烯单分散性微球的制备

3.2.2水滑石／聚苯乙烯单分散性微球的制备

3.3结果讨论

3.3.1水滑石@聚苯乙烯的晶相结构和形貌表征

3.4水滑石@聚苯乙烯单分散性微球的形成机理

3.5水滑石@聚苯乙烯形貌的调控

3.6 小结

参考文献

第四篇水滑石／聚苯乙烯单分散性核壳结构材料的性能研究

引言

第一章以水滑石／聚苯乙烯单分散性微球为构筑单元制备超疏水薄膜材料

1.1引言

1.2实验部分

1.3结果讨论

1.4超疏水薄膜的形成原因

1.5小结

参考文献

第二章磁性中空微球的制备及其性能

2.1引言

2.2实验部分

2.3结果讨论

2.4 小结

参考文献

第五篇结论

本论文的创新点

致谢

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