以樹枝狀大分子為模板劑合成孔徑單分散的介孔二氧化硅納米粒子及應(yīng)用.pdf

1、介孔二氧化硅材料孔道大小均勻且有序排列、孔徑在2-50 nm,并且具有很高的比表面積,具有較高的熱穩(wěn)定性,使其在催化、吸附、分離等方面具有廣闊的應(yīng)用前景,是一種新型的無機(jī)納米材料。介孔二氧化硅主要通過模板劑法制備,但是由于現(xiàn)有模板劑選擇的局限性及其自身的缺陷,還不能準(zhǔn)確預(yù)測介孔材料孔結(jié)構(gòu)、孔徑大小以及形態(tài),使介孔孔徑及其分布不易控制。因此,本文通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),首先利用樹枝狀大分子(PAMAM)為模板劑,通過調(diào)節(jié)模板劑大小來制備孔徑大小可調(diào)

2、的新型SiO2材料并命名為DMS系列;進(jìn)一步利用KH550、KH570、KH792三種硅烷偶聯(lián)劑對DMS進(jìn)行表面修飾,為開發(fā)多功能介孔二氧化硅材料提供了新的思路和系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ);最后利用一種可降解高分子材料聚乳酸(PLA)與DMS進(jìn)行溶液共混制備PLA/DMS納米復(fù)合材料,并對其進(jìn)行系統(tǒng)的改性研究。
　　 (1)均一DMS體系。通過溶膠-凝膠法成功制備了介孔二氧化硅材料;進(jìn)一步通過溶液萃取法去除DMS孔道內(nèi)的模板劑PAMAM。B

3、ET、TGA、NMR和HRTEM分析表明,所制備的DMS孔道結(jié)構(gòu)為無規(guī)蠕蟲狀結(jié)構(gòu),孔徑均一分布,比表面積＞600 m2/g,且具有良好的熱穩(wěn)定性;其最佳反應(yīng)條件為T=60℃、pH=2.2下,PAMAM(mol):TEOS(mol):H2O(mol)=2×10-4:0.02:5.6;通過水萃取的方式可以完全去除DMS中的模板劑PAMAM,使孔道表面存在大量活性羥基;同時(shí)經(jīng)水萃取的PAMAM仍具有表面活性,能夠重復(fù)循環(huán)用于制備介孔材料。

4、r>　　 (2)多種DMS體系。通過Michael加成反應(yīng)及酰胺化反應(yīng)制備了G1-G4的PAMAM并通過溴代烷進(jìn)行親水化改性;進(jìn)一步利用各科IPAMAM為模板劑制備相應(yīng)的DMS材料,最后一步法將KH550、KH570、KH792接枝到DMS孔道表面,制備具備功能性官能團(tuán)的介孔氧化硅材料。FTIR、TGA、SAXRD、BET和HRTEM分析共同表明,通過選擇模板劑的種類及代數(shù)可以有效的控制DMS的孔徑大小;硅烷偶聯(lián)劑通過與DMS表面Si

5、-OH接枝反應(yīng),從而在孔道內(nèi)引入各種活性官能團(tuán);同時(shí)接枝偶聯(lián)劑會(huì)導(dǎo)致DMS孔徑、比表面積、孔容變小,并一定程度上影響DMS孔徑的單分散性。
　　 (3)PLA/SiO2體系。通過溶液共混法制備結(jié)晶型聚乳酸/納米二氧化硅復(fù)合材料、結(jié)晶型聚乳酸/介孔二氧化硅復(fù)合材料、非晶型聚乳酸/介孔二氧化硅復(fù)合材料;進(jìn)一步通過超臨界CO2發(fā)泡技術(shù)制備聚乳酸發(fā)泡材料。DSC、DMA、TGA和SEM分析表明,PLA與SiO2具有良好的相容性;對于結(jié)晶