Ag_多孔SiO2_聚合物复合材料的制备、表征及其催化性能研究

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1、分类号:学校代码:10128UDC:学号:20151100127（硕士学位论文学生类别：全日制学术型硕士研究生学科名称：化学工程与技术论文题目：Ag/多孔SiO2/聚合物复合材料的制备、表征及其催化性能研究英文题目：Preparation,CharacterizationandCatalyticPropertiesofAg/PorousSiO2/PolymerComposites学生姓名：王洋洋导师姓名：杨柯利副教授刘全生教授二○一八年六月内蒙古工业大学硕士学位论文摘要聚合物/无机复合纳米粒子兼

2、具聚合物和无机材料的优异性能，具有优良的机械性能，热稳定性，耐磨性及生物降解性，因此在许多领域都有广泛应用。在近几年的研究中，温敏改性的二氧化硅材料备受关注。介孔二氧化硅纳米粒子兼具介孔材料和纳米材料的性质，其具有高比表面积，大孔容，形貌粒径可控等优点。本文中制备了SiO2@PNIPAM复合材料和核壳结构的介孔二氧化硅材料，之后在此基础上，分别对两种材料进行了银纳米粒子的负载掺杂改性，并研究了改性后复合材料的催化性能。主要研究内容如下：(1)本文中首先研究了SiO2@PNIPAM复合纳米粒子的制

3、备，通过TEOS和APTES的双水解得到了表面改性的SiO2-NH2纳米粒子，之后以SiO2-NH2为基底包覆聚合物PNIPAM，在此过程中通过考察溶液pH值，反应温度以及加入PNIPAM的量，得到了形貌规整，分散度高的SiO2@PNIPAM复合纳米粒子。(2)在SiO2@PNIPAM复合粒子基体上，以AgNO3为前驱体，通过化学还原法制备Ag/SiO2@PNIPAM复合纳米粒子。此过程的三种实验方法中，通过改变添加还原剂的时间，硝酸银浓度，还原时间以及还原剂种类，最终得到了最佳的反应条件，这样

4、制得的Ag/SiO2@PNIPAM复合纳米粒子形貌最好，负载的银纳米粒子粒径均匀，分散均匀且不团聚，而且对对硝基苯酚还原反应的催化效果最为显著。(3)本文通过溶胶-凝胶法制备了具有核壳结构的介孔SiO2纳米粒子，实验过程中以无水乙醇为溶剂，表面活性剂CTAB为模板剂，TEOS为硅源，氨水为反应的催化剂。通过改变滴加TEOS的量，添加NH3˙H2O的量以及陈化时间，得到了最优的实验条件，得到的核壳结构介孔SiO2纳米粒子的分散度较好，形貌规整，核内部有规23则的孔道结构，且壳层孔道趋于无定型，其比

5、表面积为536.3m/g，孔体积为1.3cm/g，孔直径为2.2nm。(4)以核壳结构的介孔SiO2纳米粒子为基体，在三种不同的pH条件下用水热法合成Ag/SiO2复合材料，得到了催化效果较好的催化剂。在pH=11.7时制备的Ag/SiO2催化剂对PNP还原反应的催化效果最好，整个过程仅需10min就可以完成，但是制备的Ag/SiO2复合材料中，介孔SiO2原本的球形结构完全坍塌，也不存在孔道结构。(5)以核壳结构的介孔SiO2纳米粒子为基体，以四种不同浓度的AgNO3溶液为前驱体，以柠檬酸三钠

6、为还原剂，原位还原得到了介孔Ag/SiO2复合纳米粒子，介孔硅孔道内部和基体表面均有银纳米粒子附着。催化剂对PNP还原反应的结果表明，当AgNO3浓度为0.1mol/L时，得到的催化剂的催化性能最好，反应仅需要18min就可以基本结束，而并非AgNO3浓度越高得到的催化剂催化效果越好。I内蒙古工业大学硕士学位论文关键词：二氧化硅纳米粒子；PNIPAM；介孔二氧化硅；银纳米粒子；对硝基苯酚II内蒙古工业大学硕士学位论文AbstractPolymers/inorganiccompositenanop

7、articles,withexcellentpropertiesofbothpolymerandinorganicmaterials,featureexcellentmechanicalproperty,thermalstability,abrasionresistanceandbiodegradability,andthereforehavebeenwidelyusedinmanyfields.Inrecentyears,temperature-sensitivemodifiedsilicam

8、aterialshaveattractedmuchattention.Mesoporoussilicananoparticlescombinethepropertiesofmesoporousmaterialsandnanomaterials,andthereforehavebeenvaluedfortheirhighspecificsurfacearea,largeporevolume,andcontrollableparticlesizeandshape.Inthispaper,theaut