微凝胶负载纳米银和聚吡咯复合材料制备及性能研究

论文摘要

纳米银与导电高分子聚吡咯通过一定方式复合在高分子微凝胶表面,不仅解决了纳米银易于团聚的问题,使其性能得到有效利用,而且通过外界环境条件（如温度、pH等）的改变可有效的调节纳米银相应的物理化学性质；导电高分子与纳米银的复合不仅能保护和稳定纳米金属微粒,还可作为纳米银颗粒的导电传递,改善纳米银的导电性和催化性能等。本学位论文在已有研究工作基础上,开展了高分子微凝胶负载聚吡咯和纳米银复合材料的合成、表征及相关性能的研究工作。主要开展了以下两方面的研究工作：（1）分步氧化还原法合成微凝胶负载聚吡咯和纳米银复合材料以具有敏感性的P（St-NIPAM）/P（NIPAM-co-MAA）核-壳型复合微凝胶为模板,利用表面层羧基对吡咯单体的吸附作用,在核-壳微凝胶表面化学氧化聚合吡咯,得到复合聚吡咯的P（St-NIPAM）/P（NIPAM-co-MAA）/PPy复合微凝胶材料；再以一定浓度的银氨溶液溶胀聚吡咯复合微凝胶,银氨离子为氧化剂,聚吡咯为还原剂,通过分步氧化还原法,获得表面复合纳米银的P（St-NIPAM）/P（NIPAM-co-MAA）/PPy/Ag复合微球材料。通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、X-射线衍射仪（XRD）、热分析（TGA）、紫外-可见分光光度计（UV-vis）和激光粒度分析等手段对复合微凝胶材料进行结构、组成和性质表征。研究发现,制备得到的P（St-NIPAM）/P（NIPAM-co-MAA）/PPy/Ag复合微凝胶粒径大小均一、分散性较好,负载的纳米银粒子的粒径约5-15nm。P（St-NIPAM）/P（NIPAM-co-MAA）/PPy/Ag复合微凝胶对对硝基苯酚的还原反应具有优良的催化活性,室温条件下,在20min左右基本将对硝基苯酚催化还原为对氨基苯酚。（2）同步氧化还原法合成微凝胶负载聚吡咯和纳米银复合材料以核-壳型P（St-NIPAM）/P（NIPAM-co-MAA）高分子微凝胶为模板,吡咯单体为还原剂,原位还原银氨溶液,获得了壳层负载纳米银和聚吡咯的P（St-NIPAM）/P（NIPAM-co-MAA）/PPy-Ag复合微凝胶材料。通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、X-射线衍射仪（XRD）、热分析（TGA）、紫外-可见分光光度计（UV-vis）和激光粒度分析等手段对复合微凝胶材料进行结构、组成和性质表征。研究发现,负载纳米银和聚吡咯的P（St-NIPAM）/P（NIPAM-co-MAA）/PPy-Ag复合微凝胶仍具有温度敏感性。复合微凝胶对对硝基苯酚的还原具有良好的催化活性,室温条件下,在15min内基本将对硝基苯酚催化还原为对氨基苯酚,更为重要的是,复合材料的温度敏感特性对催化性具有很好的调节性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 导电高分子/纳米贵金属复合材料的合成及性能研究
• 1.1.1 概述
• 1.1.2 导电高分子/纳米贵金属复合材料的合成方法
• 1.1.3 导电高分子/纳米金属复合材料的性能研究
• 1.2 研究背景与研究思路
• 1.2.1 研究背景
• 1.2.2 研究思路
• 第2章 分步氧化还原法合成微凝胶负载聚吡咯和纳米银复合材料
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂
• 2.2.2 P（St-NIPAM）/P（NIPAM-co-MAA）核-壳结构复合微凝胶制备
• 2.2.3 P（St-N-AM）/P（NIPAM-co-MAA）/PPy/Ag复合微球制备
• 2.2.4 表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 P（St-NIPAM）/P（NIPAM-co-MAA）/PPy复合微球形貌
• 2.3.2 P（St-NIPAM）/P（NIPAM-co-MAA）/PPy/Ag复合微球形貌
• 2.3.3 复合微球结构及成分分析
• 2.3.4 复合微球温度敏感性能
• 2.3.5 复合微球催化性能
• 2.3.6 复合微球电化学性能
• 2.4 小结
• 第3章 同步氧化还原法合成微凝胶负载聚吡咯和纳米银复合材料
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂
• 3.2.2 P（St-NIPAM）/P（NIPAM-co-MAA）核-壳结构复合微凝胶制备
• 3.2.3 P（St-NIPAM）/P（NIPAM-co-MAA）/PPy-Ag复合微球制备
• 3.2.4 表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 P（St-NIPAM）/P（NIPAM-co-MAA）/PPy-Ag复合微球形貌
• 3.3.2 复合微球结构及成分分析
• 3.3.3 复合微球温度敏感性能
• 3.3.4 复合微球催化性能
• 3.4 小结
• 总结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的研究成果