基于二氧化硅的janus复合纳米片及多孔球的制备与应用研究

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1、学校代码10530学号201510141458分类号O63密级公开硕士学位论文基于二氧化硅的Janus复合纳米片及多孔球的制备与应用研究学位申请人许昕瑜指导教师黎华明教授学院名称化学学院学科专业化学研究方向高分子化学与物理二零一八年六月PreparationandApplicationofSilica-basedJanusCompositeNanosheetsandPorousSpheresCandidateXinyuXuSupervisorProfessorHuamingLiCollegeChemistryProg

2、ramChemistrySpecializationPolymerChemistry&PhysicsDegreeMasterofScienceUniversityXiangtanUniversityDateJune2018湘潭大学2018届硕士学位论文湘潭大学2018届硕士学位论文摘要Janus材料因其特殊的结构和组成的多样化表现出独特的性能。其中，具有非中心对称的Janus纳米片因能显著提高乳液稳定性吸引了科研工作者的密切关注。具有Janus特性的多孔SiO2球，由于其内外亲疏水等性质的不同，在物质运输及催化领域也

3、拥有广阔的发展前景。鉴于Janus纳米片和多孔球的优异性能，本论文从JanusSiO2材料出发，制备了功能性Janus复合纳米片及多孔球，并围绕Janus复合纳米片的性能和应用开展研究，主要研究内容如下：(1)具有催化功能的Janus复合纳米片的制备和性能研究。以石蜡、正硅酸乙酯、氨丙基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷为油相，苯乙烯-马来酸酐共聚物的水溶液为水相，在酸性条件下进行乳化，于乳液界面发生溶胶-凝胶形成SiO2壳层，乳液的Janus界面作为模板诱导溶胶在界面自组装，形成一面为氨基，另一面为苯基的JanusSi

4、O2中空球，机械破碎后得到JanusSiO2纳米片，然后，利用氨基与金前驱体的相互作用，在JanusSiO2纳米片一面选择性负载了Au纳米粒子，同时，利用钛酸四丁酯与JanusSiO2纳米片的相互作用制备了SiO2@TiO2复合纳米片，最后，分别研究了SiO2@AuJanus复合纳米片在硝基化合物还原反应中的催化活性以及SiO2@TiO2复合纳米片在孔雀石绿染料光催化反应中的催化性能。(2)SiO2/聚合物复合Janus多孔球的制备。通过溶剂热法制备Fe3O4核，在其表面沉积介孔SiO2层后得到Fe3O4@SiO2核

5、壳结构，然后，通过4-氯甲基苯基三氯硅烷修饰表面SiO2层，得到具有ATRP引发活性的Fe3O4@mSiO2-CH2Cl微球，再通过ATRP反应在介孔SiO2层修饰聚合物，制备了Fe3O4@SiO2@PS和Fe3O4@SiO2@P4VP微球，最后，通过HCl刻蚀除去Fe3O4内核，得到mSiO2@PS和mSiO2@P4VPJanus多孔球。本方法具有普适性，通过调节硅前驱体和单体的含量可调节Janus复合多孔球的壁厚，也可根据需要复合不同功能性物质，拓展Janus复合多孔球的组成和功能。关键词：Janus纳米片；可控

6、制备；催化性能；介孔；ATRP聚合I湘潭大学2018届硕士学位论文AbstractJanusmaterialshaveuniqueperformanceduetotheirspecialmorphologyanddiversecomposition.Amongthem,Janusnanosheetshavegainedextensiveinterestsbecausetheycanobviouslylowertheinterficaltensionandenhancethestabilityoftheemulsion

7、.AmphiphilicJanusporousSiO2sphereshavepromisingapplicationinmasstransferandcatalysis.InviewoftheexcellentperformanceofJanusnanosheetsandporousspheres,functionalJanuscompositenanosheetsandporousspheresbasedonSiO2havebeenpreparedinthisdissertation,andthepropertie

8、sandapplicationsofJanuscompositenanosheetshavebeensystematicallyinvestigated..Theresearchworksareasfollows:(1)PreparationandpropertiesofthecatalyticJanuscompositenanosheets.