银/聚合物复合微球制备及催化性能研究

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金属银纳米粒子因为巨大的比表面积,高的表面能,易团聚和氧化,使得其适用的领域范围和应用的价值都大大缩小。将银纳米粒子负载在固体载体基质上,既能减少银纳米粒子的团聚和氧化,又能达到稳定分散效果。聚合物微球是尺度范围在纳米级到微米级的粒子,具有比表面积大,吸附性强及表面易功能化等特点,是银纳米粒子重要的模板载体。本文从功能微球载体制备和负载方法两方面着手制备银/聚合物复合微球,并研究了其催化性能。论文的研究内容和结论如下:  1)采用可聚合单体对苯乙烯磺酸钠(NaSS),苯乙烯单体,在甲醇/水混合溶剂中分散共聚合,制备阴离子聚苯乙烯微球,通过扫描电镜观察及图像分析软件image pro6.0统计分析,探讨了各反应条件对微球粒径大小和分布的影响。结果表明:当水含量在15-25vol%之间,可制备出粒径均匀的微球,随着溶剂中水比例的提高,粒径呈减小趋势;随着单体用量增加,获得的微球粒径变大;随着NaSS用量的增加,粒径减小;增加AIBN用量获得的微球粒径增大,但是粒径随引发剂增加的增量较小。  2)以NaSS作稳定剂,采用阴离子稳定分散聚合法,一步法制备了单分散PS微球。并以该微球为模板使用化学沉积和化学镀两种方法制备了Ag/PS复合微球,研究了不同制备方法和银氨溶液浓度对复合微球形貌影响。通过傅里叶红外光谱、X-射线衍射、扫描电镜、热重分析和紫外-可见光谱对微球的组成、结构、形貌、热稳定性及催化性能等进行了表征。结果表明:相比化学沉积法,化学镀法可以明显减少银粒子异相成核、提高微球表面包覆率;复合微球表面形貌可以通过银氨溶液浓度来调节,随银氨溶液浓度提高,制备的Ag/PS复合微球载银量和热稳定性提高;当银氨溶液浓度为3×10-2 mol/L时,得到的Ag/PS复合微球表面结构均一、载银质量分数约为33.1%,对硼氢化钠还原对硝基苯酚生成对氨基苯酚反应的催化活性最好。  3)以NaSS作稳定剂,采用两步阴离子稳定分散聚合法,制备了单分散聚苯乙烯-丙烯腈P(St-AN)共聚微球,研究了丙烯腈单体加入时间对微球粒径大小和分布的影响。并以微球为模板通过化学沉积法得到Ag/P(St-AN)复合微球。通过傅里叶红外光谱、X-射线衍射、扫描电镜和紫外-可见光谱对复合微球的组成、结构、形貌及催化性能等进行了表征。结果表明:反应后1~3 h补加丙烯腈可以得到600~800nm单分散模板微球。得到的Ag/P(St-AN)复合微球表面具有较均一的结构,纳米银粒子具有面心立方结构,在微球表面有较好的分散性及稳定性,同时Ag/P(St-AN)复合微球对硼氢化钠还原对硝基苯酚具有较高的催化活性。
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