单分散聚苯乙烯微球合成及在三维有序大孔材料制备中的模板作用

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1、单分散聚苯乙烯微球合成及在三维有序大孔材料制备中的模板作用孔庆岚延姗姗崔杏雨郑家军张鸿雁潘梦李瑞太原理工大学能源化工与催化研宄中心摘要：通过乳液聚合得到了单分散的聚苯乙烯（PS）微球乳液并通过阳离子破乳沉降法实现PS微球自组装，得到了紧密堆积的PS微球的胶体模板剂。向PS胶体模板的空隙填充硅溶胶，再通过焙烧去除模板得到三维有序大孔（3D0M）二氧化硅（SiO2）材料。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、红外和热重分析等对合成的3D大孔Si02材料进行表征。结果表明：使用粒径不同的PS微球作为模板，制得的3D大孔SiO2材料的孔径在20（/00™之

2、间。该制备方法为多孔材料的制备开拓了一条可行、便捷的途径。关键词：单分散;聚苯乙烯微球;胶体模板;三维有序大孔材料;作者简介：孔庆岚（1993-）,男，硕士，主耍研宄方向为无机多孔材料。作者简介：崔杏雨，副教授，主要研究方向为吸附与新材料。收稿日期：2016-07-15基金：国家自然科学基金（21371129;21376157;51272169）Synthesisofmono-dispersedpolystyrenemicrospheresandapplicationinpreparationofthreedimensionalorderedma

3、croporous(3D0M)materialKongQinglanYanShanshanCuiXingyuZhengJiajunZhangHongyanPanMengLiRuifengResearchCentreofEnergyChemical&CatalyticTechnology，TaiyuanUniversityofTechnology;Abstract：Mono-dispcrscdpolystyrene(PS)microsphereemulsionwaspreparedandcarriedoutadenmlsificationtofor

4、mclosely-packedPSmicrospheresbyusingcationicsurfactantasemulsionbreaker.Silicasolwasintroducedandfilledintothevoidoftheabovementionedcolloidaltemplate.AThree-dimensionalorderedmacroporous(3D0M)SiO2materialwasobtainedbycalcinationtoremovePSmicrosphcrcs.Theas-synthesizedsamples

5、werecharacterizedbyscanningelectronmicroscopy(SEM)，transmissionelectronmicroscopy(TEM)，Fouriertransforminfraredandthermalgravimetricanalysis.Theresultsshowedthattheparticlesizeofmono-dispersedPSmicrospherescanbeadjustedatrangefrom200nmto400nmbycontrollingtheconcentrationofadd

6、edmonomeroremulsifier.Themethodmayprovetobeageneralplatformfordesigning3DOMmaterialswithpotentiallybroaderapplicationtootherporousmaterials.Keyword：mono-dispersion;PSmicrosphere;col1oidaltempiate;3D0M;Received：2016-07-15聚苯乙烯（PS）纳米微球ui经自组装可得到三维有序排列的空间结构，可作为胶体模板，应用于大孔材料的合成。ps微球

7、的合成方法可分为乳液聚合法和无皂乳液聚合两种。无皂乳液聚合在无乳化剂存在的情况下进行聚合反应，制得的微球可经自然沉降法、离心沉降法、过滤法m、垂直沉积法m和蒸发自组装法ui等对微球进行组装，这些方法耗时较长，丑制得模板的有序性难以保证。与无皂乳液聚合法相比，乳液聚合法制得的PS微球的粒径更易于调控，但稳定的乳液体系使模板的组装更加困难，通常只能通过蒸发或电泳沉积的方法实现阆液分离，实现模板组装［5-6］。本研究基于乳液聚合制备PS微球，以阳离子表面活性剂对阴离子型乳液进行破乳，实现模板组装的高度有序性，利用该模板实现丫三维有序大孔（3D0M）材料

8、的制备。1实验部分1.1试剂苯乙烯（分析纯），天津市大茂化学试剂厂;十二烷基苯磺酸钠（分析纯），天津市天力化学试剂有限公司；过二硫酸钾、