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单分散体系是指尺寸和形状高度一致的一组颗粒。单分散颗粒的意义在于,它代表了分散系统中单个颗粒在物理、化学性质方面的均一性。这种均一性使我们可以把单个颗粒的性质直接和整个体系的性质联系在一起。因此,单分散颗粒不但对于基础理论研究具有重要意义,并且被广泛应用与催化剂、陶瓷、药物载体、染料、电磁材料等工业领域。
本研究用葡萄糖为原料,经过水热处理(原料浓度0.05~0.5mol/L、制备温度160~205℃、保温时间4~8h)采用分步添加原料的方式,制备出单分散性较好的胶体碳微球。这种胶球具有尺寸均一、粒径可控、表面具有活性官能团、具有包覆与被包覆能力等特点。而且在这个制备过程中,不添加任何有害的有机溶剂、催化剂、添加剂。是一种纯粹的绿色环保材料。
根据实验现象及缩聚反应特点,对分步法制备单分散胶体碳微球的形成机理进行了适当的探讨。由于“种子”表面的羟基,与葡萄糖脱水产生的低聚糖的羟基具有相同的活性,“种子”浓度较大,低聚物的羟基更容易与“种子”羟基接触发生交联,也就形成了“种子”的生长过程。低聚物与“种子”发生的反应,大大降低了低聚物间缩聚形成大分子聚合物的几率,使得溶液达不到临界饱和浓度,不能形成新的核。分步法起到了完全分离形核与生长的作用,最终形成单分散的胶体颗粒。