共沉淀法制备Ag/AgCl-TiO2空心复合纳米微球及其光催化性能

通过甲基丙烯酸与苯乙烯聚合制备了表面负电性的聚苯乙烯(PSt)纳米乳胶粒. 在乙醇与水的混合溶剂中, 用硅烷偶联剂乙烯基三甲氧基硅烷对其进行表面改性后加入钛酸四丁酯、 氯化钠和硝酸银, 以PSt乳胶粒为模板采用共沉淀法制备了PSt-AgCl-TiO₂复合微球. 在180 ℃对其进行液相预处理及煅烧去除PSt模板后制备了Ag/AgCl-TiO₂空心复合粒子. 对各阶段产物的形貌、 晶体结构和比表面积等进行了表征. 结果表明, 所得产物为Ag/AgCl与锐钛矿型TiO₂复合的空心粒子, 其比表面远大于商品TiO₂(P25). 考察了Ag/AgCl-TiO₂复合粒子在紫外光与可见光下对罗丹明B(RhB)降解的催化活性. 结果表明, 在紫外光下n(Ag)/n(Ti)=0.1%的Ag/AgCl-TiO₂复合粒子活性最高, 30 min时对RhB的降解率比不含Ag/AgCl的TiO₂空心微球提高了13%; 虽然Ag/AgCl-TiO₂在可见光下的催化活性远比紫外光下低, 但与纯TiO₂空心纳米微球相比其催化活性仍明显增强. n(Ag)/n(Ti)=2.0%的Ag/AgCl-TiO₂复合粒子催化活性最高, 120 min时对RhB的降解率比不含Ag/AgCl的TiO₂空心微球提高了38%.     

光化学合成P(DMAA-co-MMA)/Nano-SiO2复合水凝胶及其性能研究

以N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)及甲基丙烯酸甲酯(MMA)为单体,Irgacure 2959为光引发剂,N,N′-二甲基双丙烯酰胺(Bis)为交联剂,利用紫外光引发自由基聚合制备了聚N,N′-二甲基丙烯酰胺(PDMAA)及P(DMAA-co-MMA)水凝胶,并通过加入少量表面改性后的纳米SiO₂对该水凝胶进行改性,制得了P(DMAA-co-MMA)/纳米SiO₂复合水凝胶,用FT-IR和SEM对产物进行了表征,同时研究该复合凝胶的溶胀动力学、消溶胀动力学、pH值响应性、离子强度等.该方法简便、快捷,大大缩短了聚合时间,合成过程仅需2-3 min.     

N掺杂空心TiO2微球的合成与表征

采用无皂乳液聚合合成的聚苯乙烯(PS)微球为模板、氨水/三乙醇胺为催化体系, 通过溶胶-凝胶方法合成了PS/TiO₂(核/壳)复合微球, 然后通过煅烧制备了N掺杂、锐钛型空心TiO₂微球. 在反应体系中三乙醇胺扮演双重角色, 既是TiO₂生成及包覆过程的抑制剂又是空心TiO₂微球的N掺杂剂. 改变氨水、三乙醇胺和钛酸正丁酯用量可控制TiO₂壳的形态和尺寸. 氨水用量增加, PS/TiO₂复合微球的壳表面变得粗糙|三乙醇胺用量增加, 壳表面变得光滑|钛酸正丁酯用量提高导致壳层变厚. 改变三乙醇胺用量可调节空心TiO₂微球中的N掺杂量|N掺杂空心TiO₂微球具有可见光响应和光催化作用.     

Pd/PdO纳米复合微球的合成及催化性能

采用甲基丙烯酸锌加速还原氯化钯(PdCl₂) 溶液中的钯离子(Pd ²⁺)为钯(Pd) 纳米微球, 进而用得到的钯纳米微球直接制备钯/氧化钯(Pd/PdO) 纳米复合微球. 通过扫描电子显微镜(SEM)、 透射电子显微镜(TEM)、 粉末X射线衍射分析(XRD)及X射线光电子能谱分析(XPS) 等方法对 Pd/PdO 纳米复合微球进行表征, 结果表明, 制备的纳米复合微球为表面粗糙、 大小均一的纳米微球. 采用紫外-可见吸收光谱(UV-Vis) 等方法考察了 Pd/PdO 纳米复合微球在对硝基苯酚(4-NTP) 还原反应中的催化性能, 发现其具有良好的催化活性和循环稳定性.     

新型耐甲醇氧还原电催化剂——氮掺杂中空碳微球@铂纳米粒子复合材料

通过模板法制备了一种新型耐甲醇氧还原电催化剂——氮掺杂中空碳微球@铂纳米粒子复合材料(HNCMS@PtNPs)。首先,将铂纳米粒子负载于氨基化二氧化硅微球上,获得PtNPs/SiO₂复合材料。然后通过多巴胺自聚合反应在PtNPs/SiO₂复合材料上包裹聚多巴胺(PDA)膜,将其在氮气气氛中直接进行碳化处理并通过氢氟酸溶液刻蚀去除SiO₂,获得了内嵌有PtNPs的氮掺杂中空碳微球,标记为HNCMS@PtNPs复合材料。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪、拉曼光谱仪、比表面积分析仪和X射线光电子能谱仪对HNCMS@PtNPs复合材料的形貌和结构进行了表征。采用循环伏安法和线性扫描伏安法研究了HNCMS@PtNPs复合材料的电催化氧还原性能。结果表明：HNCMS@PtNPs催化剂的Pt载量高达11.9%(w,质量分数),对氧还原反应具有高电催化活性、高稳定性和优良的抗甲醇性能,是一种具有应用潜力的直接甲醇燃料电池(DMFCs)阴极电催化剂。     

聚丙烯酸控制合成的聚合物/二氧化硅复合纳米球

以3-氨丙基三甲氧基硅烷(APMS)和正硅酸乙酯(TEOS)为硅源, 与阴离子聚合物聚丙烯酸(PAA)链之间通过S^-N⁺-I^-机理组装合成了聚丙烯酸-二氧化硅(PAA/SiO₂)复合纳米球. SEM, TEM, TG和FTIR表征结果表明, 合成的纳米球是聚丙烯酸和二氧化硅复合物, 平均直径约为80 nm. 在合成PAA/SiO₂复合纳米球的体系中, 加入不同量的有机溶剂THF能够调控复合球的尺度.     

光交联Pickering乳液中的粒子稳定剂制备胶体体微胶囊

研究了光敏性聚合物刷修饰二氧化硅纳米粒子的制备及其乳化行为, 提供了一种制备新颖“胶体体”微胶囊的方法. 首先, 在二氧化硅纳米粒子表面引入原子转移自由基聚合(ATRP)引发剂分子, 通过表面引发ATRP得到含有香豆素侧基聚合物刷光敏性的纳米二氧化硅粒子(SiO₂-PMMA-PCMA); 然后, 以该粒子为乳化剂制备油包水型的皮克林乳液; 最后, 在紫外光的照射下引发香豆素侧基的交联反应从而得到“胶体体”微胶囊. 结果表明, 香豆素单体7-(2-甲基丙烯酰乙氧基)-4-甲基香豆素(CMA)和SiO₂-PMMA-PCMA在紫外光作用下都可以发生交联反应, 以SiO₂-PMMA- PCMA纳米粒子作乳化剂可以制备稳定的皮克林乳液, 光交联后得到的“胶体体”微胶囊的平均粒径约为170 μm.     

单分散脲醛/SiO2复合微球的制备及其形成机理研究

在二氧化硅溶胶中,通过尿素和甲醛在酸性条件下的缩聚反应,用聚合诱导胶体团聚法(PICA)制备出单分散脲醛/SiO₂复合微球.分别用扫描电镜(SEM)和光学显微镜研究了反应条件[如:甲醛/尿素摩尔比(R)、pH值、溶剂的组成等因素]对复合微球的大小和形状的影响.结果发现:当pH＝0.3～0.8, R＝1～4,水溶液中乙醇体积含量(V_e)为10%～30%时,可重复获得平均粒径约为4 μm的单分散复合微球.对复合微球形成机理的研究表明,尿素和甲醛在SiO₂酸性溶胶中发生聚合反应,随着反应的进行,SiO₂胶体颗粒逐渐吸附在齐聚物分子链上,当聚合物链达到沉淀临界链长时,由于相分离作用,从前驱物溶液中析出,形成脲醛/SiO₂复合微球.     

类蛋结构的可磁分离光催化剂纳米球的制备及催化性能

通过反胶束和静电自组装方法制备了一种类蛋结构的可磁分离光催化剂纳米材料SiO₂@NiFe₂O₄@TiO₂(TSN), 这种光催化剂对甲基橙废水有较好的降解效果, 并显示出了超顺磁性, 通过外加磁场方便地实现催化剂在水中的分离与回收. 该光催化剂纳米球的X射线衍射, TEM和FTIR结果表明, 铁酸镍纳米粒子被包裹在SiO₂内, 形成SiO₂@NiFe₂O₄(SN)纳米球载体, 纳米TiO₂颗粒组装在SN表面, 形成TiO₂光催化壳层. 利用甲基橙的降解考察了光催化剂纳米球的活性, 结果表明, 在NiFe₂O₄和TiO₂之间包覆一层无定形的SiO₂可以显著提高光催化剂纳米球TSN的催化活性.     

通过静电相互作用制备CdTe/SiO2纳米复合物

以四乙氧基硅烷(TEOS)为原料,在乙醇相中制备了尺寸为80nmSiO₂纳米粒子,用3-氨基丙基三乙氧基硅烷对SiO₂纳米粒子进行了氨基化.以巯基乙酸为配体,在水相中合成了CdTe纳米晶.通过静电相互作用,CdTe纳米晶被吸附到氨基化的二氧化硅球的表面上.研究了两种粒子复合后引起的CdTe纳米晶发光光谱的变化.     

单分散聚合物微球稳定Pickering乳液法制备大粒径微胶囊相变材料

采用二步加料的分散聚合法制备单分散聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(PGMA)微球, 并使其水解, 得到水包油(O/W)型Pickering乳液稳定剂. 在Pickering乳液聚合过程中, 利用相分离机制, 形成了聚苯乙烯(PSt)和 PGMA复合为整体囊壳的微胶囊相变材料. 微胶囊平均粒径达76 μm, 囊芯含量高达83%, 相变焓达到174 J/g, 具有很高的储热容量.     

纳米玉米醇溶蛋白微球稳定的O/W型Pickering乳液

利用相分离工艺制备玉米醇溶蛋白(zein)纳米微球,微球粒径可控制在40 nm左右;经旋转蒸发制得zein溶胶体系,zein溶胶具有明显的丁达尔现象,静置数月不聚沉,Zeta电位法测得zein微球在pH值为4.0时分散性能最佳。 以纳米zein微球为固相稳定剂制备O/W型Pickering乳液,考察了zein胶体加入量、油水体积比等因素对乳液稳定性的影响。 实验结果表明,zein胶体加入量的质量分数控制为0.4%,高油水体积比将有利于Pickering乳液的长时间稳定。 基于zein分子的两亲结构和界面组装特点,提出了zein微球稳定Pickering乳液的作用机制。     

Pickering乳滴模板法制备超粒子结构有机/无机杂化微球

Pickering乳滴模板法制备有机/无机杂化的核壳微球越来越引起人们的关注,主要因为该方法制备出的微球具有以无机粒子为壳层的超粒子结构(supracolloidal structure),能够赋予微球独特的功能.胶体粒子在乳滴表面自组装形成有序的球面胶体壳,得到稳定Pickering乳液,固定乳滴表面的胶体粒子来制备核壳结构的微球或者以胶体粒子为壳层的微胶囊(colloidosome).本文综述了我们课题组以Pickering乳滴模板法制备超粒子结构有机/无机杂化微胶囊包括实心微球方面的工作.我们选择具有不同性能、种类的胶体粒子以及具有不同性质和功能的核材料,采用Pickering乳滴模板法,对吸附在乳滴表面的胶体粒子用不同的固定方法制备具有不同结构和性能的微球和微胶囊,利用基于多重Pickering乳液的聚合技术制备双纳米复合的超粒子结构多核聚合物微球.     

基于纳米氢氧化镁稳定的Pickering乳液悬浮聚合制备盔甲结构聚苯乙烯@氢氧化镁复合微球

以苯乙烯为单体、 偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂、 片状纳米氢氧化镁(MH)为Pickering稳定剂, 采用悬浮聚合法制备盔甲结构的聚苯烯@氢氧化镁(PS@MH)复合微球. 采用扫描电子显微镜(SEM)、 能谱分析(EDS)、 傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 X射线衍射(XRD)、 热失重分析(TGA)和微型燃烧量热分析(MCC)等对PS@MH复合微球进行表征, 确认了其形貌和结构: 纳米氢氧化镁紧密包覆在聚苯乙烯微球表面, 形成了以纳米氢氧化镁为外层、 聚苯乙烯为内球的盔甲结构复合微球; 同时证明了具有盔甲结构的PS@MH复合微球能降低热释放速率, 抑制聚合物的降解. 该方法操作简单, 成本低廉, 制得的盔甲结构PS@MH复合微球粒径尺寸小、 分布窄, 球形度较高.     

Hollow microspheres with covalent‐bonded colloidal and polymeric shell by Pickering emulsion polymerization

Hollow microspheres with SiO₂/polymer binary shell were fabricated from Pickering emulsion stabilized solely by methacryloxypropyltrimethoxysilane‐modified SiO₂ particles, and were characterized by optical microscopy, scanning electron microscopy, Fourier transformation infrared spectrum, thermogravimetric analysis (TGA), and energy dispersive X‐ray spectroscopy. The microspheres were templated by the Pickering droplets and the inner structure was affect by the proportion of crosslinking reagent. TGA result indicated that 60.3% of polymer in the shell was connected with SiO₂ by covalent bond which was formed by copolymerization of styrene and the reactive C?C group on SiO₂ stabilizer. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

Study of emulsion polymerization stabilized by amphiphilic polymer nanoparticles

Submicron-sized polystyrene (PS) microspheres with a relatively narrow particle size distribution can be easily produced through emulsion polymerization induced by γ-ray at room temperature using a new type of amphiphilic cross-linked poly(stearyl methacrylate-co-acrylamide-co-acrylic acid) particles as stabilizer. The properties of these amphiphilic particles were described, including morphology, size, ζ potential, and contact angles. The effect of the pH value and the content of amphiphilic particles on the formation and stability of emulsions were also investigated. Meanwhile, the obtained PS microspheres were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy, transmission electron microscopy, scanning electron microscopy and X-ray photoelectron spectroscopy. In addition, through observing the morphology and size of emulsion droplets at different times under an optical microscope, we found it is interesting that Pickering emulsions formed initially disappeared gradually, which is different from the common Pickering emulsions stabilized by inorganic particles. Thus, the mechanism was further discussed.     

Fabrication of macroporous foam and microspheres of polystyrene by Pickering emulsion polymerization

Poly(styrene-co-methacrylic acid) (PS-co-MAA) particles were synthesized via surfactant-free emulsion polymerization and then used as particulate emulsifiers for preparation of Pickering emulsions. Our results showed that adjusting the solution pH can tune the wettability of PS-co-MAA particles to stabilize either water-in-oil (W/O) or oil-in-water (O/W) Pickering emulsions. Stable W/O emulsions were obtained with PS-co-MAA particles at low pH values due to their better affinity to the dispersed oil phase. In contrast, increasing the pH value significantly changed the stabilizing behavior of the PS-co-MAA particles, leading to the phase inversion and formation of stable O/W emulsions. We found that the oil/water ratio had a significant influence on pH value of the phase inversion. It decreased with decreasing the oil/water ratio, and no phase inversion occurred when the styrene volume fraction reduced to 10 %. Additionally, macroporous polystyrene (PS) foam and PS microspheres were obtained via polymerization of Pickering high internal phase emulsion (Pickering HIPE) and O/W Pickering emulsion, respectively.     

Novel Janus Cu2(OH)2CO3/CuS microspheres prepared via a Pickering emulsion route

Janus Cu2(OH)2CO3/CuS microspheres were prepared via a Pickering emulsion route for the first time. By treating the Janus Cu2(OH)2CO3/CuS microspheres with dilute hydrochloric acid, ringent Cu2(OH)2CO3/CuS core/shell microspheres and ringent CuS shells were obtained. The hatch size of the ringent CuS shells increased with the increase of the hydrophobicity of the precursor Cu2(OH)2CO3 microspheres. Scanning electron microscopy, X-ray diffraction, energy dispersion spectra, and particle size analysis were used to characterize the products thus formed.     

Molecular imprinting in Pickering emulsions: a new insight into molecular recognition in water

Molecularly imprinted polymer microspheres were synthesized by Pickering emulsion polymerization. Fluorescence spectroscopic investigations provided insights into the template recognition in water.     

具有二氧化碳响应性的纳米球形聚电解质刷的制备及其乳化性能

以聚苯乙烯(PS)纳米球为核,利用紫外光引发聚甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯(PDMAEMA)接枝到PS纳米球上,得到对CO_2有刺激响应的聚甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯刷(PS-PDMAEMA)。动态光散射(DLS)、电导率结果表明PS-PDMAMEA具有CO_2刺激响应性。该微粒可以作为Pickering乳液的乳化剂,通过导入CO_2或N_2作为开关,进而破坏或稳定Pickering乳液。用数码照片、偏光显微镜等方法表征了乳液的稳定情况。结果表明:PS-PDMAEMA具有很好的CO_2刺激响应性,利用PS-PDMAEMA作为乳化剂稳定Pickering乳液,仅仅依靠气体开关(CO_2或N_2)就可改变乳液的稳定性。