层离蒙脱石和水溶性聚合物界面作用下零价铁纳米颗粒的可控制备及机理研究

发布时间：2017-09-08 04:16

  本文关键词：层离蒙脱石和水溶性聚合物界面作用下零价铁纳米颗粒的可控制备及机理研究

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【摘要】：蒙脱石独特的性质使其成为零价铁纳米材料制备过程中最为适宜的载体和分散剂之一,在此类反应中加入水溶性聚合物可进一步提高纳米颗粒的单分散性,增加实用性能。本文通过对PVP、PEI和PAA参与的NaBH4液相还原法制备蒙脱石负载型零价铁纳米颗粒的实验过程进行研究,筛选出分散效果最佳的水溶性聚合物PVP,并对最佳制备条件进行了探索。PVP参与下所制得的产物粒径偏小,性能稳定,更具实用价值。主要研究成果如下：1、PVP参与制备的蒙脱石负载型零价铁纳米颗粒大小较为均匀,具有较高的单分散性,铁颗粒大体呈球状形貌,大多分散在蒙脱石外表面上且分散性较好。铁纳米颗粒本身具有核一壳结构,最外层由PVP包覆,其对纳米颗粒无专项吸附,在颗粒形成初期不造成约束,待晶粒生长稳定后,防止团聚现象发生；次外层为铁氧化物外壳,外壳厚度稳定于3 nm,使铁纳米颗粒有着良好的抗氧化性能,能够长时间稳定存在。2、制备过程中PVP所起到的分散作用源于分子链吸附于铁颗粒表面所形成的空间阻碍层以及在碱性制备溶液中PVP分子链在蒙脱石颗粒片层内外的空间阻碍作用。前者防止零价铁纳米颗粒相互吸引团聚,后者使整体荷负电相互排斥的蒙脱石颗粒形成层离卡房结构,并在这种联合分散作用下减小颗粒粒径、提高分散程度。3、制备过程中大分子量的PVP分子链自身之间发生较强相互作用,弱化了对蒙脱石和纳米颗粒的表面吸附行为,而PVP与蒙脱石的相互作用中促进层离卡房结构的形成占主导,较少的低分子量聚合物链更能起到桥连作用稳定卡房结构,且高浓度的还原剂可增加零价铁晶核形成数量,在总量不变的情况下减小粒径。
【关键词】：零价铁 蒙脱石 水溶性聚合物 纳米颗粒 分散作用
【学位授予单位】：内蒙古大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ138.11;TB383.1
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 引言10-12
• 一、蒙脱石晶体结构、特性及应用现状12-18
• 1.1 蒙脱石晶体结构12-14
• 1.2 蒙脱石特性14-16
• 1.2.1 晶体化学特性14
• 1.2.2 表面物化特性14-15
• 1.2.3 胶体化学特性15-16
• 1.3 蒙脱石应用现状16-18
• 二、零价铁纳米颗粒制备与表征18-21
• 2.1 零价铁纳米颗粒制备18-19
• 2.2 零价铁纳米颗粒表征19-21
• 三、实验样品采集、预处理及基本理化性质分析21-32
• 3.1 蒙脱石21-26
• 3.2 水溶性聚合物26-32
• 3.2.1 水溶性聚合物概述26-27
• 3.2.2 PVP、PEI和PAA27-32
• 四、蒙脱石和水溶性聚合物联合作用下零价铁纳米颗粒制备可行性研究32-38
• 4.1 引言32-33
• 4.2 实验部分33-34
• 4.2.1 样品与试剂33
• 4.2.2 实验方法33-34
• 4.2.3 表征测试34
• 4.3 结果和讨论34-37
• 4.4 小结37-38
• 五、蒙脱石和聚乙烯毗咯烷酮界面作用下零价铁纳米颗粒的制备与表征38-48
• 5.1 引言38
• 5.2 实验部分38-39
• 5.2.1 样品与试剂38-39
• 5.2.2 实验方法39
• 5.2.3 表征测试39
• 5.3 结果与讨论39-47
• 5.3.1 单纯铁纳米颗粒40-41
• 5.3.2 蒙脱石和PVP参与制备的铁纳米颗粒41-43
• 5.3.3 制备过程中蒙脱石和PVP对铁纳米颗粒性能的影响及机制43-47
• 5.4 小结47-48
• 六、层理蒙脱石和聚乙烯吡咯烷酮界面作用对零价铁纳米颗粒性能调控的影响与机理研究48-66
• 6.1 引言48
• 6.2 实验部分48-49
• 6.2.1 样品与试剂48
• 6.2.2 实验方法48-49
• 6.2.3 表征测试49
• 6.3 结果和讨论49-65
• 6.3.1 复合材料制备过程中PVP平均分子量的影响49-55
• 6.3.2 复合材料制备过程中PVP用量的影响55-61
• 6.3.3 复合材料制备过程中B/Fe摩尔比值的影响61-65
• 6.4 小结65-66
• 七、结论、创新和不足66-68
• 7.1 结论和创新66-67
• 7.2 不足67-68
• 参考文献68-75
• 致谢75

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本文编号：811818