温敏性磁性yolk-shell型微球的制备及其温控催化的性能研究

发布时间：2017-09-08 23:32

  本文关键词：温敏性磁性yolk-shell型微球的制备及其温控催化的性能研究

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【摘要】：具有可移动内核的中空微球,又称蛋黄-蛋壳型微球(yolk-shell microspheres)是结合了核壳结构和中空结构形成的具有core/void/shell型构造的新型微球,其内核暴露在空腔中,且可作自由移动,因此可对内核和外壳作多种形貌控制和分别的功能化,在催化、人工细胞、药物和基因转运、生物医学等领域有广泛的应用。本课题以制得温控磁控yolk-shell型微球为目的,将其作为反向催化剂,对其在不同温度下的催化性能进行表征,本论文主要讲述以下两个方面内容：1)以两种溶剂热法制备Fe304磁纳米粒子(Fe3O4 MNPs)的对比实验,探索制备满足单分散性、强磁响应能力、水分散性良好等条件的MNPs,并以此为磁核,从两条路径出发进行催化单元(金纳米粒子)的载入。第一条路径为在乙醇/异丙醇体系中,用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)修饰MNPs表面进行末端氨基改性,随后在超声条件下连接Au NPs,制得磁性催化结构单元Fe3O4/Au；另一条路径为以双硅烷偶联剂正硅酸乙酯(TEOS)和APTES的协同水解作用,在乙醇/水体系中,采用凝胶-溶胶法(sol-gel method)制得硅层厚度和末端氨基密度可控的Fe3O4/Au纳米结构。结果表明,采用第二种方法制备Fe3O4 MNPs,在操作简易性和包覆均匀性等方面具有更大的优势,便于后续操作。2)非离子型表面活性剂PVP具有两亲性,可增强Au NPs与硅层的亲和力,因此将其用作偶联剂用于对Fe3O4/Au纳米结构表面的亲玻性改性,便于包覆过渡层硅层,同时利用硅烷偶联剂3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(MPS)对硅层表面修饰双键进而引发单体N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)、交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)的聚合反应,经稀氢氟酸对过渡层的蚀刻,即形成Fe3O4/Au/void/PNIPAM蛋黄-蛋壳型微球。温控催化实验结果表明：催化反应速率随着温度升高而降低,当聚合物的交联度为10%时,温度在低温区域内的升高(25℃→32℃)对反应速率有较大影响(K值大幅降低)；而当聚合物交联度为20%时,温度在高温区域内的升高(32℃→55℃)对反应速率有较大影响。所得到的初步结论是：较低交联度的聚合物磁性微球在低温下具有较好的温控效果；较高交联度的聚合物磁性微球在高温下具有较好的温控效果。
【关键词】：蛋黄-蛋壳型微球 磁性复合结构 N-异丙基丙烯酰胺 温度转换 催化剂
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36
【目录】：

• 学位论文的主要创新点3-4
• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-28
• 1.1 纳米技术与纳米材料10-11
• 1.2 磁学基础与磁性材料11-16
• 1.2.1 磁学基础简介11-14
• 1.2.2 磁性材料分类14-16
• 1.2.2.1 永磁材料14-15
• 1.2.2.2 软磁材料15-16
• 1.2.2.3 信磁材料和特磁材料16
• 1.3 磁性纳米粒子16-21
• 1.3.1 磁性纳米粒子的分类17
• 1.3.2 磁性纳米粒子的制备方法17-21
• 1.3.2.1 共沉淀法17-18
• 1.3.2.2 热分解法18
• 1.3.2.3 溶剂热法和水热法18-20
• 1.3.2.4 微乳液法20-21
• 1.4 磁性纳米复合材料21-25
• 1.4.1 磁性-金复合微球22-23
• 1.4.2 温敏性磁性多功能复合微球23-25
• 1.5 本论文的选题与设计思路25-28
• 第二章 单分散性Fe_3O_4纳米颗粒的制备方法探究28-40
• 2.1 引言28
• 2.2 实验试剂与仪器28-29
• 2.2.1 实验试剂28-29
• 2.2.2 实验仪器29
• 2.3 实验方法29-31
• 2.3.1 基于李的体系制备Fe_3O_4纳米粒子29-30
• 2.3.1.1 以PEG-2000/PEG-4000为表面活性剂制备Fe_3O_4粒子29
• 2.3.1.2 以SDBS为表面活性剂制备Fe_3O_4粒子29-30
• 2.3.1.3 以SDBS和PEG-4000为混合表面活性剂制备Fe_3O_4粒子30
• 2.3.1.4 2.3.1.2和2.3.1.3方法磁力搅拌情况30
• 2.3.2 基于赵的体系制备Fe_3O_4纳米粒子30-31
• 2.3.3 实验表征31
• 2.4 结果与讨论31-38
• 2.4.1 基于李的体系制备Fe_3O_4纳米粒子的表征31-34
• 2.4.2 基于赵的体系制备Fe_3O_4纳米粒子的表征34-38
• 2.4.2.1 反应釜填充度(40%)固定时,体系同比扩大对产物的影响34-35
• 2.4.2.2 反应釜填充度随体系放大对产物的影响35
• 2.4.2.3 反应体系固定,反应釜填充度扩大对产物的影响35-36
• 2.4.2.4 反应体系中铁源(FeCl_3·6H_2O)的量对产物的影响36
• 2.4.2.5 反应温度对产物的影响36-38
• 2.5 本章小结38-40
• 第三章 Fe_3O_4/Au NPs磁性复合粒子的制备与表征40-46
• 3.1 引言40
• 3.2 实验试剂与仪器40-41
• 3.2.1 实验试剂40-41
• 3.2.2 实验仪器41
• 3.3 实验过程41-42
• 3.3.1 Fe_3O_4磁纳米粒子的合成41
• 3.3.2 Fe_3O_4磁纳米粒子的表面改性41-42
• 3.3.3 AuNPs的制备42
• 3.3.4 Fe_3O_4/Au纳米粒子的合成42
• 3.3.5 表征42
• 3.4 结果与讨论42-45
• 3.4.1 Fe_3O_4,AuNPs,Fe_3O_4/AuNPs的形貌、结构与磁性的表征42-45
• 3.4.2 Fe_3O_4/AuNPs磁性复合粒子的光学表征45
• 3.5 本章小结45-46
• 第四章 具有可移动的Fe_3O_4/Au内核的中空温敏性聚合物微球的制备及其温控催化性能测试46-68
• 4.1 引言46-47
• 4.2 实验试剂与仪器47-48
• 4.2.1 实验试剂47-48
• 4.2.2 实验仪器48
• 4.3 实验过程48-51
• 4.3.1 Fe_3O_4磁纳米粒子的合成48-49
• 4.3.2 Au纳米粒子的制备49
• 4.3.3 Fe_3O_4/Au纳米粒子的制备49
• 4.3.4 末端带有碳碳双键的Fe_3O_4/Au/SiO_2微球的制备49-50
• 4.3.4.1 修饰PVP49
• 4.3.4.2 Fe_3O_4/Au包硅及修饰MPS49-50
• 4.3.5 Fe_3O_4/Au/SiO_2/PNIPAM的制备50
• 4.3.6 SiO_2中间层的刻蚀50
• 4.3.7 温控催化性能测试50
• 4.3.8 催化-分离循环和可重用性50-51
• 4.3.9 实验表征51
• 4.4 结果与讨论51-66
• 4.4.1 Fe_3O_4磁纳米粒子的表征51-53
• 4.4.2 Au纳米粒子的表征53-54
• 4.4.3 Fe_3O_4/Au纳米粒子的表征54-55
• 4.4.4 末端带有碳碳双键的Fe_3O_4/Au/SiO_2微球的表征55-58
• 4.4.5 Fe_3O_4/Au/SiO_2/PNIPAM温敏性复合微球的表征58-59
• 4.4.6 SiO_2中间层的刻蚀及表征59-62
• 4.4.7 温控催化性能测试62-65
• 4.4.8 可循环性测试65-66
• 4.5 结论66-68
• 第五章 结论68-70
• 参考文献70-78
• 攻续硕士期间发表论文情况78-80
• 致谢80

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中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 杨坤;温敏性磁性yolk-shell型微球的制备及其温控催化的性能研究[D];天津工业大学;2016年

2 朱彦军;Yolk-shell纳米结构的制备与性能研究[D];浙江理工大学;2013年

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本文编号：816981