球状介孔炭及其功能化的一步水溶液法合成与吸附/释放性能研究

发布时间：2023-07-25 01:29

　　球状介孔炭具有对称的几何结构,良好的流动性,可调的粒径分布与物理化学性质,极好的耐腐蚀性和热稳定性,优异的生物相容性,独特的介观结构,高的比表面积和大孔容等。因此,广泛研究与应用于药物输送、水处理、催化分离和电化学电极材料等多个领域。目前,制备球状炭的常用合成方法有模板法、水热法、延伸St?ber法和水溶液法等。然而,这些合成方法与策略均存在相应的缺点,例如合成步骤繁多,成本高,均一性和分散性差,产率和重复性低,孔隙结构差等。很大程度上限制了介孔炭球的规模化生产与实际应用。本研究开创性提出强酸辅助自组装的一步水溶液法,成功实现了发达的孔隙结构兼高度均一性和分散性的介孔炭球及其功能化的可控合成,包括磁性介孔炭微球、介孔炭纳米球和功能化介孔炭纳米球。运用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、比表面积分析仪、X射线衍射仪、X射线光电子能谱、热重/差示扫描量热分析、拉曼光谱仪和傅里叶红外光谱仪等对合成的介孔炭材料进行表征。深入地考察了盐酸、软模板、固化温度和金属离子等实验参数对聚合物和介孔炭材料的形貌与结构的影响;详细地探讨了介孔炭球一步水溶液法的形成机理。在此基础上,阐释了酸性条件便于介孔炭球的功...

【文章页数】：96 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 序言
    1.1 介孔炭概述
    1.2 介孔炭材料形态研究
        1.2.1 球状介孔炭
        1.2.2 棒状介孔炭
        1.2.3 介孔炭纳米管
    1.3 球状介孔炭材料的制备方法
        1.3.1 硬模板法
        1.3.2 软模板法
        1.3.3 水热法
        1.3.4 延伸St(?)ber方法
        1.3.5 水溶液法
    1.4 球状介孔炭的应用
第二章 本论文的选题依据及实验方案设计
    2.1 本论文的研究意义及选题依据
    2.2 实验方案设计及实验方法
        2.2.1 磁性介孔炭微球的合成
        2.2.2 介孔炭纳米球的合成
        2.2.3 功能化介孔炭纳米球的合成
        2.2.4 磁性介孔炭微球对模型药物非诺贝特的吸附与释放
        2.2.5 介孔炭纳米对伊曲康唑的吸附与释放及细胞毒性实验
        2.2.6 功能化介孔炭纳米球对亚甲基蓝和甲基橙的吸附
第三章 实验部分
    3.1 实验仪器及试剂、原料
        3.1.1 实验仪器
        3.1.2 实验试剂及原料
    3.2 介孔炭球的表征方法
        3.2.1 X射线衍射分析
        3.2.2 物理吸附及比表面积(BET)测定
        3.2.3 材料形貌分析
        3.2.4 形貌与孔隙结构分析
        3.2.5 紫外可见光谱分析
        3.2.6 傅里叶红外光谱分析
        3.2.7 拉曼光谱
        3.2.8 热重/差示扫描量热分析
        3.2.9 X射线光电子能谱
        3.2.10 磁特征的测量
第四章 强酸下介孔炭微球的直接合成与对非诺贝特的释放
    4.1 磁性介孔球炭微球的表征结果与讨论
        4.1.1 形貌与结构分析
        4.1.2 EDS图谱分析
    4.2 磁性介孔炭微球的应用
        4.2.1 非诺贝特的物理化学性质与结构式
        4.2.2 载药前后形貌分析
        4.2.3 氮气吸附与孔径分布
        4.2.4 WXRD衍射与DSC热分析
        4.2.5 药物溶出实验
    4.3 小结及创新点
第五章 均一介孔炭纳米球的可控合成及对伊曲康唑的释放
    5.1 均一介孔炭纳米球的表征与讨论
        5.1.1 实验方案
        5.1.2 乙醇与水体积比对聚合物形貌的影响
        5.1.3 表面活性剂F127对聚合物形貌的影响
        5.1.4 盐酸浓度对聚合物形貌的影响
        5.1.5 聚合物纳米球稳定性的研究
        5.1.6 介孔炭纳米球的形貌与孔隙结构分析
        5.1.7 介孔炭纳米球的孔隙结构分析
        5.1.8 热重分析
        5.1.9 表面活性剂F127的新研究与探讨
        5.1.10 合成机理
    5.2 介孔球炭纳米球的应用
        5.2.1 伊曲康唑的物理性质及分子结构式
        5.2.2 标准曲线的制备
        5.2.3 介孔炭纳米球对伊曲康唑的载药量的计算
        5.2.4 WXRD与DSC热分析
        5.2.5 药物溶出实验
        5.2.6 介孔炭纳米球的细胞毒性实验
    5.3 小结及创新点
第六章 功能化介孔炭纳米球的合成
    6.1 功能化介孔炭纳米球的表征与讨论
        6.1.1 实验方案
        6.1.2 氯化铁的浓度对形貌和结构的影响
        6.1.3 傅里叶红外分析
        6.1.4 XPS分析
        6.1.5 EDS能谱分析
        6.1.6 氮气吸附脱附等温线及孔径分布
        6.1.7 HCl浓度对铁炭复合纳米球的影响
        6.1.8 固化温度对聚合物纳米球溶液的影响
        6.1.9 固化温度对形貌与结构的影响
        6.1.10 TGA热分析
        6.1.11 DSC热分析
        6.1.12 高温水热处理对聚合物纳米球与炭球的影响
    6.2 探讨介孔炭纳米球及其功能化的形成机理
        6.2.1 浓硫酸后处理对聚合物纳米球与炭球形成的影响
        6.2.2 金属铜离子对聚合物纳米球的固化作用
        6.2.3 介孔炭及其功能化的形成机理
    6.3 超细Fe₃O₄-MCNs的表征结果与讨论
        6.3.1 形貌与结构分析
        6.3.2 氮气吸附与孔径分布
        6.3.3 晶体组成与磁特征分析
    6.4 纯炭与超细Fe₃O₄-MCNs对染料的吸附与释放研究
        6.4.1 超细Fe₃O₄-MCNs对亚甲基蓝和甲基橙的吸附与磁性分离实验
        6.4.2 纯炭的孔隙参数与对亚甲基蓝和甲基橙的吸附
        6.4.3 纯炭与超细Fe₃O₄-MCNs在吸附差异上的探讨
        6.4.4 超细Fe₃O₄-MCNs的重复性机制与流程示意图
    6.5 小结及创新点
第七章 总结
参考文献
攻读硕士期间已发表的论文
致谢



本文编号：3836902