以聚合物乳胶为模板经表面引发原子转移自由基聚合制备空心二氧化硅纳米微球
以三聚氰胺甲醛微球为模板制备介孔二氧化硅和二氧化钛空心微球_房洪杰
第43卷第2期2015年2月硅酸盐学报Vol. 43，No. 2February，2015 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY DOI：10.14062/j.issn.0454-5648.2015.02.13 以三聚氰胺甲醛微球为模板制备介孔二氧化硅和二氧化钛空心微球房洪杰1，刘慧1，闫芳1，李洪亮2(1. 烟台南山学院材料与冶金工程学院，山东烟台 265713；2. 青岛大学化学化工与环境学院，纤维新材料与现代纺织国家重点实验室培育基地，山东青岛 266071)摘要：以聚合物三聚氰胺甲醛(MF)微球为模板，十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为致孔剂，经溶胶–凝胶和高温煅烧两步法，制备了SiO2和TiO2介孔结构的空心微球。
以亚甲基蓝水溶液为模型物，分别评价了SiO2和TiO2微球的吸附性能和光催化活性。
对空心微球的结构、形貌和光谱性质进行了表征。
结果表明：两种微球的粒径为300nm左右，具有完整的球形空腔、较高的比表面积和介孔结构壳层；SiO2空心微球具有良好的吸附性能，而TiO2空心微球在紫外光照射下有高效的光催化活性。
关键词：三聚氰胺甲醛微球；二氧化硅；二氧化钛；空心微球中图分类号：TQ 17 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2015)02–0215–07网络出版时间：2015–02–03 15:03:01 网络出版地址：/kcms/detail/11.2310.TQ.20150203.1503.013.htmlPreparation of Mesoporous Hollow Spheres of Silica and Titania UsingMelamine Formaldehyde Microspheres as TemplatesF ANG Hongjie1, LIU Hui1, YAN Fang1, LI Hongliang2(1. School of Materials and Metallurgy Engineering, Yantai Nanshan University, Yantai 265713, Shandong, China;2. Institute of Multifunctional Materials, Laboratory of New Fiber Materials and Modern Textile, Growing Basis for State Key Laboratory, College of Chemistry, Chemical Engineering and Environment, Qingdao University, Qingdao 266071, Shandong,China) Abstract: Mesoporous hollow spheres consisting of SiO2 or TiO2 were prepared with melamine formaldehyde microspheres as a core template and hexadecyl trimethyl ammonium bromide as a pore directing agent via a sol-gel process and subsequent calcination. The adsorption property of SiO2 hollow spheres and photocatalytic degradation activity of TiO2 hollow spheres to methylene blue (MB) were investigated, respectively.The structure, morphology, composition and optical properties of the resultant hollow sphere were characterized. The results show that the hollow spheres with the diameter of 300 nm, the relative large specific surface area and the mesoporous shell can be obtained. The SiO2 hollow spheres show an intensive adsorption performance to MB. The TiO2 hollow spheres have the superior photocatalytic degradation property under an ultraviolet light equipped.Key words: melamine formaldehyde microspheres; silica; titania; hollow spheres空心微球主要是由核-壳结构的复合结构材料演变而来，是一种具有特殊空心结构的新型材料。
以模板法制备二氧化硅纳米空心球及其保温性能研究
氧化硅 纳米空心球 。将空心球作为保温填料用于苯丙涂料后 ， 对涂料保 温性能的测试结果表 明二氧化硅纳米 空心球 能显著提高涂料 的
节能 环保 型社 会是未来社会 发展 的 目标 。在建 筑业 中 ， 保 温隔热涂料 已得 到广 泛关 注 。ｊ 。 目前 保 温 隔热 涂料 种类 繁
ｇ Ｐ Ｖ Ｐ ， ５ ． ０ ｇ Ｈ Ｏ以及 ２ ２ ． ５ ｇ乙醇置 于 ２ ５ ０ ｍ Ｌ四 口圆底烧 瓶 中， 剧烈搅拌 ， 形成均相溶液 。称取 ５ ｇ 苯 乙烯溶解 ０ ． ２ ｇ Ａ Ｉ Ｂ Ｎ
多， 但都有各种各样 的缺 陷 ， 其总 的发 展趋 势之 一就 是保 温 隔 热涂料薄 层化 。这 就需 要所 用 的功能 填料 的保 温隔 热效 率要 高 。而填料 的导热 系数 和粒 径是 影响其 保 温隔 热性 能 的主要
Ｐｒ ｅ ｐａ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｓ ｉ Ｏ２ Ｈｏ ｌ ｌ ｏ ｗ Ｎａ ｎｏ ｓ ｐｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｂ ｙ Ｕｓ ｉ ｎ ｇ ａ Ｔｅ ｍｐｌ ａ ｔ ｅ Ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ａ ｎ ｄ
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聚合物纳米微球的制备及其性能研究
聚合物纳米微球的制备及其性能研究聚合物纳米微球是一种具有广泛应用前景的新型材料。
其具有超强的稳定性、可调控的形貌、优异的生物相容性等特性，被广泛应用于生物医学、纳米电子器件等领域。
本篇文章将介绍聚合物纳米微球的制备及其性能研究。
一、聚合物纳米微球的制备方法1.逆微乳液聚合法逆微乳液聚合法是一种常用的制备聚合物纳米微球的方法。
它是将水和有机相相互包覆分散形成的微乳液作为反应介质，在反应中添加催化剂和单体进行聚合，形成具有均一尺寸和形貌的聚合物纳米微球。
2.悬浮聚合法悬浮聚合法是将单体直接悬浮在水相中，通过加入交联剂进行聚合反应，形成纳米微球。
这种方法具有操作简单、成本低等优点，但是纳米微球的尺寸分布范围较大。
3.自模板聚合法自模板聚合法是一种新型的制备聚合物纳米微球的方法。
通过在单体中溶解丙烯酸酯单体和甲基丙烯酸甲酯单体，加入表面活性剂后生成胶束，再通过添加模板进行聚合反应，形成具有高度均一的形貌和尺寸分布的聚合物纳米微球。
二、聚合物纳米微球的性能研究1.形貌和尺寸聚合物纳米微球具有高度可控的形貌和尺寸特性，可以根据需求进行调节。
同时，聚合物纳米微球具有很好的尺寸分布，能够保证其在应用领域中的稳定性和均一性。
2.稳定性聚合物纳米微球具有超强的稳定性，既可以在水相中稳定存在，也可以在有机相中稳定存在。
这种稳定性可以保证其在不同应用领域中的性能优异性和持久性。
3.生物相容性聚合物纳米微球具有良好的生物相容性，可以与生物体内的环境相适应，不会对生物体产生有害作用。
这种特性使其在生物医学领域中具有广泛的应用前景。
4.表面活性与功能性聚合物纳米微球的表面活性和功能性可以通过掺杂或修饰实现。
在纳米电子器件等领域中，聚合物纳米微球可以用作传感器、催化剂等功能性材料。
总之，聚合物纳米微球具有广泛的应用前景，其制备和性能研究也在不断深入。
随着研究的不断深入，聚合物纳米微球将会成为更广泛、更重要的纳米材料。
聚合物空心微球
聚合物空心微球聚合物空心微球是一种具有空心结构的微小颗粒，通常由聚合物材料制成。
这种微球在各种领域中都有着广泛的应用，如药物传递、生物医学工程、油田开发、化妆品和食品等。
其独特的结构和性能使其成为科研和工业界的研究热点之一。
聚合物空心微球的制备方法多种多样，常见的方法包括溶剂挥发法、液滴模板法、模板法和自组装法等。
其中，溶剂挥发法是一种简单有效的方法，通过控制溶剂的挥发速度和聚合物的凝聚形成空心结构。
而液滴模板法则是利用液滴的形状作为模板，在液滴固化后形成空心微球。
这些方法各有优缺点，研究人员可以根据具体需求选择合适的制备方法。
在药物传递领域，聚合物空心微球被广泛应用于缓释药物的传递。
通过调控微球的结构和孔隙度，可以实现药物的持续释放，从而提高药物的疗效和降低副作用。
此外，聚合物空心微球还可以用作药物载体，将药物包裹在微球内部，保护药物不受外界环境的影响，提高药物的稳定性。
在生物医学工程领域，聚合物空心微球也发挥着重要的作用。
研究人员可以将生物活性物质包裹在微球内部，用于细胞培养、组织工程和修复。
微球的空心结构可以提供良好的细胞生长环境，促进细胞的黏附和增殖，有助于细胞的生长和分化。
在油田开发中，聚合物空心微球被用作油井封堵材料。
通过将微球注入到油井中，可以堵塞井孔，减少油井产量，提高油井的生产效率。
此外，聚合物空心微球还可以用作地下水污染治理的材料，通过微球的吸附和分离作用，去除地下水中的有害物质，保护地下水资源。
在化妆品和食品工业中，聚合物空心微球也有着广泛的应用。
微球可以用作化妆品的载体，将活性成分包裹在微球内部，实现成分的渗透和释放。
在食品工业中，微球可以用作食品添加剂，改善食品的口感和口感。
此外，微球还可以用于食品包装材料，提高食品的保鲜性和稳定性。
总的来说，聚合物空心微球具有着广泛的应用前景，其独特的结构和性能使其成为各个领域的研究热点。
随着科技的不断发展和创新，相信聚合物空心微球将会在更多领域展现其价值和潜力，为人类社会的发展和进步作出更大的贡献。
纳米微球保护储层钻井液研究及应用
纳米微球保护储层钻井液研究及应用纳米微球保护储层钻井液研究及应用随着我国油气工业的发展，陆上和海洋油气储层探测的难度逐渐增大。
其中，遇到的最大的难题就是如何保护储层，防止钻井过程中的钻井液和泥浆对储层造成损害。
近年来，在纳米技术的不断发展和应用方面，纳米微球作为一种新型的油田化学品，已经被广泛应用于钻井液中。
本文将对纳米微球在保护储层钻井液中的研究及应用进行详细的阐述。
一、纳米微球的组成结构纳米微球是由聚合物、介质和聚离子三种化学物质组合而成的。
表面活性剂的加入改善了密度和毛细作用力之间的平衡，减少了表面张力，增强了微球的分散性和稳定性。
与普通微球相比，纳米微球具有粒径小、表面积大、吸收作用强和表面电性强等特点，对钻井液中的固体、液体和气体杂质都有很好的去除效果。
二、纳米微球的应用特点1.纳米微球在钻井液中的应用能够起到优异的稳定剂、过滤控制剂、颗粒输送剂和钻井液泥浆稳定化剂等多种作用，有利于提高钻井液的质量和钻井效率。
2.纳米微球能够显著提高钻井液的渗透能力和润湿性，从而增加钻进速度和提高钻孔质量。
3.纳米微球通过增加储层和钻井液之间的粘附力，提高了储层保护效果和钻井液对储层的侵蚀性。
4.纳米微球还能够有效降低钻井液的黏度和防止沉淀，从而减少了操作人员的耐心和钻井成本。
三、纳米微球保护储层钻井液的实际效果由于钻井液对储层的侵蚀性、毛细管作用和孔隙水力压力等因素的影响，评价储层保护效果是衡量一种钻井液的重要指标之一。
因此，本文以实际工程应用中的数据为依据，探讨纳米微球应用于保护储层钻井液的具体效果。
首先，纳米微球能够有效地减小钻井液对储层的侵蚀性，提高了储层的防护能力。
太阳能油田在某钻井工程的应用结果表明，使用纳米微球后，储层侵蚀程度明显降低，储层未被钻井液侵蚀的率提高了30%，降低了钻井带来的损害。
其次，纳米微球能够减少钻井液对地层的毛细作用和升水造成灭孔现象。
在柴达木盆地的某地块钻探中，通过添加纳米微球，升水时全井段与局部段的灭孔现象均得到了明显缓解，缩短了井眼应力消除时间和钻进时间，提高了钻井效率，提高了钻井液的性能。
纳米空心球的制备及其应用研究
纳米空心球的制备及其应用研究第一章纳米空心球概述纳米空心球是一种具有空心结构和纳米级尺寸的微粒，可以应用于许多领域，如药物传递、生物医学成像、催化反应等。
与普通微粒相比，纳米空心球具有较大的比表面积和较低的密度。
第二章纳米空心球的制备方法2.1 模板法模板法是制备纳米空心球的一种有效方法。
这种方法主要包括硬模板法和软模板法两种。
硬模板法利用具有模板特性的固体材料来制备空心球，而软模板法则利用具有亲水特性的高分子聚合物，通过自组装形成空心结构。
模板法是一种简单易行的制备方法，但需要选择适合的模板材料。
2.2 纳米乳液法纳米乳液法是在微乳液中加入聚合物或金属离子，通过控制表面张力和乳胶颗粒成核，形成空心结构。
这种方法操作简单、条件温和，但需要优化反应条件来获得理想的纳米空心球。
2.3 聚合物模板法聚合物模板法是通过选择合适的共聚物体系，在聚合反应过程中形成空心结构。
这种方法操作简单，但需要合适的共聚物体系、反应条件和控制聚合过程的技术。
第三章纳米空心球的应用3.1 药物传递由于纳米空心球具有较大的比表面积和较低的密度，可以作为有效的药物载体。
纳米空心球可以通过改变壳层材料来实现药物的控释和靶向性。
3.2 生物医学成像纳米空心球作为一种特殊的纳米粒子，具有较强的对比度和相对较长的体内半衰期。
这些特性使得其成为生物医学成像的理想材料。
3.3 催化反应纳米空心球具有较大的比表面积和较低的密度，可以提供更多的催化活性位点。
此外，纳米空心球还可以通过改变形貌来改善反应效率。
第四章纳米空心球的展望随着技术的不断进步，纳米空心球的制备方法和应用领域将不断扩展。
预计未来纳米空心球在医学和环境治理等领域将会有更广泛的应用。
结论纳米空心球作为一种具有广泛应用前景的材料，其制备方法和应用研究仍在不断深入。
未来的研究将会进一步挖掘其潜力。
微米级sio2空心微球的合成与表征
微米级sio2空心微球的合成与表征
微米级SiO2空心微球是一种重要的纳米材料，在材料科学、纳米化学、医药和生物学等领域中具有很大的应用前景。
本文将介绍微米级SiO2空心微球的合成与表征方法。
1. 合成方法
常见的微米级SiO2空心微球的合成方法包括模板法、溶胶-凝胶法和
反相微乳液法。
其中模板法是最常用的一种方法，主要过程为：首先
准备一种具有空心结构的材料作为模板，如聚苯乙烯微球或硬质模板；然后在模板表面沉积一层硅源，如TMOS或TEOS等；接着将硅源水解凝胶化并成形；最后用氢氟酸溶解掉模板材料即可得到微米级SiO2空心微球。
相比溶胶-凝胶法和反相微乳液法，模板法可以制备出质量更为均一的微米级SiO2空心微球，因此被广泛应用。
2. 表征方法
常见的微米级SiO2空心微球的表征方法包括扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、紫外-可见光谱（UV-Vis）和氮气吸附-脱附分析等。
其中，SEM和TEM可以用于观察微米级SiO2空心微球的形貌和结构；UV-Vis可以用来测量微米级SiO2空心微球的光学特性，如吸收峰位
置和强度；氮气吸附-脱附分析则可以用来测量微米级SiO2空心微球
的比表面积、孔径大小和孔容等。
总之，微米级SiO2空心微球的合成与表征是一项重要的工作，其制备方法和表征手段的选择应根据具体研究需求进行选择，以获得更准确的结果。
随着纳米技术的不断发展，相信微米级SiO2空心微球还将有更多的应用机会。
单分散介孔二氧化硅纳米微球-概述说明以及解释
单分散介孔二氧化硅纳米微球-概述说明以及解释1.引言1.1 概述单分散介孔二氧化硅纳米微球是一种具有特殊结构和性质的纳米材料，其在纳米科技领域具有重要的应用价值。
这种材料具有高度单分散性和明显的介孔结构，其表面积大、孔隙率高，具有优秀的化学稳定性和热稳定性。
由于其独特的微观结构，单分散介孔二氧化硅纳米微球在催化、吸附、分离、药物载体等领域具有广泛的应用前景。
本文将围绕单分散介孔二氧化硅纳米微球的制备方法、特性分析以及应用领域展开讨论，旨在深入探讨这种材料的研究进展和潜在应用价值，为相关领域的研究人员提供参考和借鉴。
1.2 文章结构本文主要包括以下部分:1. 引言：介绍单分散介孔二氧化硅纳米微球的研究背景和意义，以及文章的目的和结构安排。
2. 正文：2.1 单分散介孔二氧化硅纳米微球的制备方法：详细介绍制备单分散介孔二氧化硅纳米微球的方法和步骤。
2.2 单分散介孔二氧化硅纳米微球的特性分析：对制备的单分散介孔二氧化硅纳米微球进行表征和性质分析。
2.3 单分散介孔二氧化硅纳米微球的应用领域探讨：探讨单分散介孔二氧化硅纳米微球在不同领域的应用情况和潜在价值。
3. 结论：3.1 总结：总结本文的研究内容和主要发现。
3.2 研究意义：探讨单分散介孔二氧化硅纳米微球研究的意义和应用前景。
3.3 展望：展望未来单分散介孔二氧化硅纳米微球研究的发展方向和可能的突破点。
1.3 目的:本文旨在系统地介绍单分散介孔二氧化硅纳米微球的制备方法、特性分析以及应用领域探讨。
通过深入研究这种纳米微球的制备和性质，能够更好地理解其在各个领域的应用潜力，并为未来的研究提供参考和启示。
同时，本文旨在强调单分散介孔二氧化硅纳米微球在材料科学、能源领域以及生物医药等领域的重要性，促进该领域的研究与发展，为这一新材料的应用和推广提供支持。
2.正文2.1 单分散介孔二氧化硅纳米微球的制备方法单分散介孔二氧化硅纳米微球的制备方法是一项复杂而精细的工艺过程，需要经过多道工序才能得到理想的产物。
聚合物空心微球
聚合物空心微球聚合物空心微球是一种新型功能材料，由于其独特的结构和性能，在许多领域具有广泛的应用前景，特别是在医药、能源和环境等方面。
本文将从其定义、制备、性质和应用等方面进行简要介绍。
一、定义聚合物空心微球是一种中空结构的微米颗粒，由聚合物材料制成，具有高度的径向对称性和平滑的表面形态。
其孔隙结构可用于吸附、催化、分离和载体等不同的应用。
二、制备聚合物空心微球的制备方法多种多样，主要分为两类:一类是模板法，通过合成中空的硅胶或乳胶微球，将聚合物材料填充到其中，并通过硬化或碳化等方式，去除模板，从而得到中空聚合物微球。
另一种是溶胶凝胶法，通过溶液中聚合物的凝胶化过程，使得聚合物分子自组装成中空微球。
这两种方法各有优缺点，并且具体选择还需考虑成本、结构和性质等因素。
三、性质聚合物空心微球具有许多独特的性能，其中最突出的是具有中空结构，这使得其表面积大、孔隙结构可调控、负载能力强、分散性好等特点。
此外，由于其材料可以根据应用需要进行调配，所以聚合物空心微球具有可降解、可生物可降解等性质，使得其在医药领域有较好的应用前景。
四、应用聚合物空心微球应用领域广泛，其中医药、环境和能源等是最热门的领域。
在医药领域，聚合物空心微球作为药物载体或者是医用材料，可用于治疗肿瘤、修复骨骼等方面。
在环境领域，通过其可调控的孔隙结构和吸附能力，可用于净化废水或者吸附有害物质等。
在能源方面，聚合物空心微球可用于电池、催化剂或太阳能电池等方面。
综上所述，聚合物空心微球是一种前景广阔的新型功能材料，其制备方法多种多样，性质独特，应用领域广泛。
未来将会有更多的研究和应用发展，使其在各个领域中发挥更大的作用。
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Vo.l26高等学校化学学报No.10 2005年10月CHEM I CAL J OURNAL OF CH I NESE UN I VERSI T I E S1978~1980[研究简报]以聚合物乳胶为模板经表面引发原子转移自由基聚合制备空心二氧化硅纳米微球陈义旺1,聂华荣1,谌烈1,康燕堂2(1.南昌大学材料科学与工程学院,南昌330047;2.新加坡国立大学化工系,新加坡119260)关键词原子转移自由基聚合;二氧化硅;空心纳米球;透射电镜;聚合物乳胶中图分类号O631;TB322文献标识码A文章编号0251-0790(2005)10-1978-03均匀的空心纳米及微米球因具有可裁剪结构及良好的光学性能和表面性能,而具有非常广泛的应用前景[1~4].空心胶囊是一类重要的材料,它是通过不同的化学和物理方法,直接除去壳-核粒子的内核而获得的[5,6].目前主要是通过控制表面沉积[7,8]或利用静电相互作用层层组装[9,10]制备空心胶囊,但前者易于产生独立的无机粒子沉淀,后者的步骤太过繁琐.本文以聚(对-乙烯基苄基氯)(P VBC)乳胶粒作模板核,经表面引发原子转移自由基聚合(ATRP),将硅氧烷基团引入到PVBC纳米乳胶颗粒上,表面硅氧烷基团与四乙氧基硅(TEOS)在醇氨悬浮液中水解和缩合形成二氧化硅层,最后通过热分解除去P VBC乳胶核获得空心二氧化硅纳米微球.1实验部分于50e进行对-乙烯基苄基氯(VBC)的乳液聚合,以过硫酸钾(KPS)为引发剂,十二烷基苯磺酸钠(DBSA)为表面活性剂.将0105g氢氧化钠加入到50mL十二烷基苯磺酸钠(质量分数011%)稀溶液中,将5g VBC单体和011g交联剂二乙烯基苯(DVB)在搅拌下转移到DBSA溶液中,产生乳状乳浊液.将乳浊液转移到三颈瓶中,用氮气鼓泡除氧20m i n.于室温加入0105g KPS,在氮气气氛中于50e油浴中加热5h.然后,将乳液转移到500mL烧杯中.将10mL氯化锂溶液(质量分数10%)于剧烈搅拌下逐滴加入到上述乳液中,聚合物沉淀用乙醇和去离子水通过连续离心-再分散循环进一步纯化,将经纯化的聚合物(PVBC乳胶纳米粒子)于80e真空干燥,产率为80%.在20mL玻璃试管中,加入50m g PVBC乳胶纳米粒子和10mL乙醇.通入干燥氩气鼓泡15m i n 除氧,将010067g CuC l(01068mm o l),0104g N,N,N c,N c,N d-五甲基二亚乙基三胺(P MDETA)及1mL 甲基丙烯酸3-(三甲氧基硅烷)丙基酯(T M SP M)加入到上述反应混合液中.通入氩气鼓泡20m i n,确保彻底除去氧气,立即用硅橡胶翻口塞密封玻璃试管,然后超声分散1m i n,以加速反应物在乙醇中的分散.将反应液在室温下搅拌10~24h,获取不同分子量的聚合物链.具有TM SP M聚合物涂层的PVBC 纳米颗粒通过离心从悬浮液中被分离出来,用乙醇通过离心-再分散洗涤若干次.将1g表面功能化的P VBC乳胶纳米粒子加入到100mL含有014m o l/L氨水的乙醇/水(体积比95B5)混合物中,于室温下将4mL四乙氧基硅(TEOS)的乙醇溶液(015g/mL)缓慢逐滴加入到上述醇氨悬浮液中.在滴加过程中,不停地搅拌反应溶液.最后,将附有二氧化硅涂层的乳胶纳米粒子分散到大量乙醇中,通过离心分离,于70e干燥.将所制备的纳米粒子于600e的空气气氛中加热4h,以分解P VBC内核,获得空心二氧化硅纳米球.将煅烧后的产物分散到水中保存.收稿日期:2004-09-30.基金项目:国家自然科学基金(批准号:50403016)资助.联系人简介:陈义旺(1970年出生),男,博士,教授,博士生导师,主要从事功能高分子材料研究.E-m ai:l yw chen@2 结果与讨论Sche m e 1是空心二氧化硅纳米球的制备过程.图1谱线a 是PVBC 乳胶纳米粒子的红外光谱,1610,1510,1452和1029c m -1处的吸收峰为PVBC 的特征峰.Sch e m e 1 Sche m atic illustration of the for m ati on of holl ow silicananospheresF ig .1 FT I R sp ec tra of the PVBC l atex nanopartic les(a ),the sily -func ti onalized l atex nanopartic les by ATRP for 10h(b ),16h (c )and 24h(d ),th e silica -coated latex nanopar ticles(e ),and theho llo w silica nanos ph eres(f )图2为均匀的P VBC 乳胶纳米粒子的TE M 图像,其尺寸约为95nm.粒子表面吸附的负离子表面活性剂DBSA 使纳米粒子表面带负电荷,由于同性相斥使得纳米粒子能够稳定.以苄基氯()C 6H 4)C H 2C l)为引发基团从固体表面接枝聚合,或在溶液中合成聚合物已有报道[11].相对1-苯基乙基氯或溴,PVBC 中苄基氯不是一个很有效的ATRP 引发基团,然而,它引发TM SP M 聚合的效果仍然可以接受.正如所预期的那样,从PVBC 乳胶纳米粒子表面的TMSP M 聚合增长可控.硅烷功能化后纳米粒子的红外光谱显示了PVBC 和TM SP M 聚合物特征吸收的存在.图1谱线b ,c 和d 分别是ATRP 反应10,16和24h 后硅烷功能化纳米粒子的红外光谱.1729和1088c m -1处出现T M SP M 聚合物的特征吸收,1610和1510c m -1处出现PVBC的特征吸收.而在1634c m -1处C C 伸缩振动峰消失,这证明TM SP M 单体的聚合.在1729c m -1处的吸收带的强度随着T M SP M 表面引发原子转移自由基聚合的反应时间的增加而增强.从TE M 的观察可知,经ATRP 反应10~24h 功能化后纳米粒子的形状没有明显改变,由于非均相引发TM SP M 聚合的转化率较低,经10和24h 反应后,纳米粒子的尺寸分别增加2~4nm.F ig .2 TEM i m age of the PVBC l atex nanopartic les 在碱性条件下,功能化纳米粒子表面上的三甲氧基硅烷与TEOS 的乙醇溶液反应,产生二氧化硅包覆的纳米粒子.本文使用经16h ATRP 反应后硅烷功能化纳米粒子制备二氧化硅包覆的纳米球.图1谱线e 的红外光谱中,在1111和469c m -1处,S i )O )S i 特征吸收证明生成了二氧化硅.TM SP M聚合物中S i )O )C 基团在1088c m -1处的特征峰偏移到高频处(1111c m -1),这表明硅氧烷发生了缩合[12].大约20nm 厚二氧化硅层沉积到原纳米粒子上,从TE M 上未观察到粒子稳定性的降低.溶胶-凝胶前体(TEOS)浓度的增加,可以增加无机外壳层的厚度.在模板表面的硅氧烷基功能化促进了二氧化硅的生成,此时,杂化乳胶纳米粒子在凝胶-溶胶过程中相当于微反应器(纳米粒子表面硅氧烷基与TEOS 的反应),由于其疏水性,TEOS 可快速扩散1979 N o .10 陈义旺等:以聚合物乳胶为模板经表面,,聚合制备空心二氧化硅纳米微球到聚合物纳米粒子上,并与甲氧基或羟基发生化学反应,同时在水解和缩聚过程中产生的乙醇又有利于TEOS 在纳米粒子上的反应.通过TE M 观察,未发现游离的二氧化硅颗粒的形成,表明缩合反应发生在功能化PVBC 纳米粒子的表面.Fig .3 TEM i mage of ho llo w sili ca nanospheres在空气气氛中于600e 煅烧分解纳米粒子的PVBC 乳胶核,以制备空心二氧化硅纳米球.利用超声波将纳米球分散到水中,空心二氧化硅纳米球的尺寸与二氧化硅包覆的纳米乳胶粒子的尺寸非常接近.结果表明,该技术可以制备稳定(不发生聚集)的空心二氧化硅纳米球.图3表明,二氧化硅纳米球具有空心结构,并且二氧化硅外壳层的厚度约为20nm .红外光谱及化学分析结果证明,PVBC内核从纳米粒子中被定量地分解,图1谱线f 的空心二氧化硅纳米球的红外光谱与纯二氧化硅的非常相似.参 考 文 献[1] Caruso F ..Adv .M ater .[J],2001,13:11)22[2] W ilcox D .L .,B erg M.,B ern at T.et al ..H ollo w and Soli d Spheres and M icrospheres :Science and T echnol ogy Associat ed w ith TheirFabrication and Appli cati on [C],P i tts burg :M at eri als Researc h Soci ety P roceed i ngs ,1995:372[3] Gill I .,Ballesteros A..J .Am.Che m.Soc .[J],1998,120:8587)8698[4] M orri s C. A.,Anderson M.L.,Stroud R .M.et a l ..Sci en ce[J ],1999,284:622)624[5] Caruso F ..Che m.Eu r .J .[J],2000,6:413)419[6] Y in Y.,Lu Y.,Gates B .et al ..Che m.M ater .[J],2001,13:1146)1148[7] K i m S .W.,K i m M.,LeeW.Y.et a l ..J .Am.C he m.Soc .[J],2002,124:7642)7643[8] Sh i ho H.,Ka w ahas h iN..Colloi d.Poly m.S c.i [J],2000,278:270)274[9] Caruso F .,Spas ova M.,Susha A .e t al ..Che m.M at er .[J],2001,13:109)116[10] Caruso F .,Sh iX .Y .,Rach elA .e t al ..Adv .M at er .[J],2001,13:740)744[11] H uang X.,Donesk iL .J .,W irth M..A na.l Ch e m.[J],1998,70:4023)4029[12] Launer P .J ..S ili con C o m pounds Reg i ster and Revie w Dyna m ic N obel Petrach Syste m s S ilanes -S il oxan es [M ],Karlsruh e :ABCRG m bH &Co .KG ,1988,89:69)72Preparati on of H ollo w Silica Nanospheres vi a Surface -i nitiated A to m T ransfer Radical Po l y m erizati on U si ng Poly m er Latex as Te mplatesC H EN Y -i W ang 1*,N I E H ua -Rong 1,C HEN L ie 1,KANG En -Tang 2(1.School of M aterials Science and E ngineer i ng,N anchang Universit y,N anchang 330047,Ch i na ;2.D e p ar t m ent of Che m ical Eng i neering ,N ati onal Universit y of Singapore ,119260S ingap ore)Abst ract H o llo w silica nanospheres w ere synthesized by sil y l f u ncti o na lized po l y (v iny l benzy l ch l o ride )(P VBC )l a tex nanoparti c les via surface -initiated ato m transfer rad ica lpoly m erization(ATRP)o f 3-(tri m et h ox -ysilyl)propy lm ethacry late(T M SP M ),fo llo w ed by po l y condensati o n w ith tetraethoxys-i lane(TEOS)i n the eth -ano -l a mm on ia and re m oval of t h e P VBC cores by ther m al deco m positi o n .Trans m issi o n e lectron m icroscopy (TE M )w ere used to characterize the inter m ediate products and the ho llo w nanospheres .K eywords A to m transfer rad ica l po ly m erizati o n(ATRP);S ilica ;Nanospheres ;TE M;Poly m er latex(Ed .:W,Z)1980高等学校化学学报 V o.l 26。