蛋黄壳和聚吡咯复合材料的制备及作为催化剂载体的应用“翻译..doc

摘 要 Fe3O4作为活动芯的空心聚吡咯（PPy）的蛋黄壳通过模板辅助选择性刻蚀方法获得了胶囊。首先通过溶剂热法制备了Fe3O4纳米粒子。然后，通过溶胶—凝胶反应在Fe3O4纳米粒子表面包覆上一层SiO2壳。随后，将PPy壳包覆在Fe3O4和SiO2的复合材料。在选择性腐蚀了中间SiO2层，得到了Fe3O4作为蛋黄和PPy的纳米复合材料。在制备过程中可以得到了一定厚度的聚吡咯和SiO2层。聚（N-乙烯基吡咯烷酮）对包覆在复合材料表面PPy层的影响进行了详细的研究。蛋黄壳状Fe3O4和聚吡咯复合材料可以提供分离纳米钯的作用。钯（Pd）纳米颗粒密集均匀被固定在聚吡咯壳内部和外部表面，由于PPy骨架上的氨基基团与Pd2+离子之间的相互作用。Fe3O4和PPy/Pd复合材料催化剂对亚甲基蓝染料在硼氢化钠作为还原剂情况下可以表现出良好的催化活性。此外，这种催化剂可以很容易地从反应溶液中分离出来并进行重复使用，这是由于磁性主要来源于Fe3O4核。 目 录 要 I 目 录 II 第一章 绪论 3 第二章 4 2.1 材料 4 2.2 尼龙6薄膜形成 4 2.3 厚度测量 5 2.4 WAXS 5 2.5 红外及红外分析 5 2.5 水接触角测量 5 第三章 7 3.1 晶体学研究 7 3.2 水接触角测量 8 3.3 N-H键的方向性 9 第四章 12 第一 绪论 Fe3O4/聚吡咯复合材料来作为纳米钯的负载。我们选择将导电聚合物PPy作为壳包覆在通过溶剂热反应得到Fe3O4纳米粒子上。PPy主链上许多的氨基基团与Pd2+离子形成相互作用；因此，钯纳米粒子均匀地，不聚集地分散在PPy壳的内部和外部表面。得到的Fe3O4和PPy/Pd复合材料催化剂对亚甲基蓝染料在硼氢化钠作为还原剂情况下可以表现出良好的催化活性。更重要的是，材料在外部磁场下可以很容易地从反应溶液中分离出来，并重复使用。 第二 2.1 材料 吡咯单体可以从Sigma–Aldrich买到，然后在逐步下降的压力下进行蒸馏，使用前储存在-4 ℃下。聚（N-乙烯基吡咯烷酮）（PVP）、柠檬酸钠、乙二醇、醋酸钠（NaAC）、PdCl2、FeCl3、FeCl3·6H2O、NaOH、正硅酸乙酯（TEOS）、氢氧化铵（NH3·H2O，含水为25wt %）、亚甲基蓝（MB）染料和硼氢化钠（NaBH4）都是分析级的，并且随到随用。在准备过程中，还会用到无水乙醇和去离子水。 2.2 Fe3O4＠SiO2复合材料的制备 根据以往的研究方法制备Fe3O4纳米团簇。制备好的1 mlFe3O4纳米粒子溶液（含8 mg的Fe3O4纳米团簇）分散到10 ml去离子水、35 ml乙醇和1 mlNH3·H2O的混合物中。超声10 min后，一定量的正硅酸乙酯迅速加入到该体系中。室温下搅拌8 h，最终产物通过磁铁进行分离得到，并用去离子水对产物进行清洗，为下一步实验做好准备。 2.3 Fe3O4＠SiO2＠PPy 为了制备Fe3O4＠SiO2＠PPyPVP接到Fe3O4＠SiO2PVP溶解在含有Fe3O4＠SiO21 h；然后将悬浮液搅拌24 h以确保复合材料的表面已经充分由PVP包覆。通过磁分离方法去除未吸附的PVP。随后，将上述复合材料分散到去离子水中，这可以直接用于下一步的吡咯涂层。 PVP接枝到Fe3O4＠SiO20.05gFeCl3·6H2O摻入上述体系中，得到的混合物大力搅拌10 h。产物通过磁铁收集，并用去离子水清洗三次。 2.4 核心/壳的Fe3O4＠PPy Fe3O4＠SiO2＠PPy1 M的NaOH溶液Fe3O4核心之间的SiO2层被选择性的腐蚀掉。通过去离子水和无水乙醇的多次清洗，得到的黑色沉淀物在烘箱中经过一整夜烘干。 2.5 Fe3O4＠PPy/Pd 通过分离-沉淀的方法制备Fe3O4＠PPy/PdFe3O4＠PPy60 ℃情况下分散在30 ml水中。然后，将4 mg的PdCl2加入到上述悬浮液中。0.5 h之后，将10 mg的NaBH4添入到上述体系中，随之在剧烈的搅拌下反应1 h。反应结束后，产物通过磁力进行分离，并用水清洗数次。最后，得到的Fe3O4＠PPy/Pd60 ℃的烘箱里干燥一整夜。 2.6 对MB染料还原反应的催化作用 通过探讨MB染料在最大吸收波长处吸收强度的变化来研究了Fe3O4＠PPy/Pd2 mg的催化剂均匀地分散到MB染料（0.28 mg）的水（3.5 mL）溶液中，随后，快速注射摻入浓度为10 mg/mL的0.5 mLNaBH4，并搅拌。蓝色的混合物颜色逐渐消失，表明了复合材料催化了MB染料的还原反应。 2.7 表征方法 通过电子能量为3kV的JEOL JSM-6700F型扫描电子显微镜（SEM）来进行表征产