多孔纳米复合材料的合成、表征及性能研究

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多孔纳米材料具有纳米尺寸的孔道结构、高比表面积及大孔道容量等特性,在光、磁、电、吸附、药物负载和催化领域具有广泛应用前景。近年来,一系列不同形貌、孔道尺寸各异的多孔纳米材料被成功制得。同时,以多孔材料为支撑体,修饰或负载其他功能性物质的多孔纳米复合材料的研究也日益引起重视,合成不同类型的多功能多孔复合纳米材料是目前材料科学研究中最具前景的内容之一。本文以制备新型多孔纳米复合材料为目的,合成出三种体系的多孔纳米复合粒子,并考察了其在催化和吸附方面的性能,具体研究内容如下:   [1]对多孔纳米材料的研究进展进行综述,主要介绍多孔纳米材料的基本性质及其在各领域的应用,概述列举多孔纳米材料的常用制备、表征方法。最后简单总结了多孔纳米复合材料的研究进展。   [2]通过条件温和的一锅法制备出具有核壳结构的超顺磁性银/四氧化三铁纳米粒子。通过调节反应物浓度,成功得到核及整体粒径大小可控的纳米粒子。以时间依赖实验研究其合成机理,显示此法与奥斯特瓦尔德熟化过程相符合。产物粒子具有超顺磁性,可以方便地从溶液中分离,得以循环使用。由于其独特的多孔核壳纳米结构,这些粒子在催化降解4-硝基酚方面显示出了很高的效能并且能重复使用。   [3]结合无皂乳液聚合法、St(o)ber法及水热反应,成功制备出以聚苯乙烯-丙烯酸乙酯半球为核、具有多孔硅酸镍壳层的非对称空心结构微球。该非对称空心结构微球经高温煅烧,可获得三维网状多孔硅酸镍空心球。产物具有较大孔径及高比表面积,可以被用作生物大分子蛋白质的载体。以吸附细胞色素C的实验为例,结果表明当细胞色素C的浓度为200 nmol L-1时,非对称空心微球的最大吸附能力能达到8.2μmol g-1,其及衍生物在固定和传递生物分子领域有很大的应用潜力。   [4]由简单温和的湿化学反应过程,制得球形多孔空心二氧化硅/锰铁氧体粒子。该粒子以球形多孔空心结构的二氧化硅粒子作为支撑体,其表面被几纳米至几十纳米的锰铁氧体粒子所修饰。研究了粒子形成多孔结构的机理。该粒子具有超顺磁性及介孔空心结构,提供了较高的比表面积和大孔道,有利于吸附物质,同时可以通过磁分离将粒子分离出。此结构的粒子也可应用于吸附或生物药物负载等领域。
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