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近年来,Janus纳米复合粒子因其形貌、组分、性能的不对称性,在固体表面活性剂、催化、自驱动马达、生物医学等领域具有广阔的应用前景,受到研究者的广泛关注。但是由于其制备过程涉及热力学和动力学两个因素,其结构很难精确调控,特别是合成具有可功能化的Janus纳米复合粒子仍处于探索阶段。因此,如何可控的设计并合成Janus纳米复合粒子,深入理解其形成机理,并拓展其功能性,以最终实现其高效可控制备和实际应用,是该领域普遍关心的问题。本论文选用具有可反应活性基团的有机硅烷作为前驱体,通过调控有机硅前驱体与种子粒子与之间的润湿性控制异相成核,并调控有机硅前驱体的水解缩合反应动力学控制有机硅的生长模式,可控的合成了 Janus介孔有机硅纳米复合粒子,并对其形成机理进行了深入研究,对该Janus纳米复合粒子的有机硅端进行了表面改性,考察了改性后Janus纳米复合粒子的亲疏水性。进一步合成了长径比差异显著的Janus纳米复合粒子,与金纳米颗粒组装成Janus结构催化剂,考察了不同长径比的Janus结构催化剂对印染废水中常见的硝基芳烃化合物的催化还原性能。主要研究内容和结果如下:(1)动力学可控的制备Janus Fe3O4-介孔氧化硅复合微球及其改性研究以柠檬酸钠稳定的Fe3O4纳米粒子(Fe3O4 NPs)为种子,分散在表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵的(CTAB)水溶液中,滴加含碳碳双键的有机硅烷偶联剂1,2-双(三乙氧基硅基)乙烯(BTTE),在氨水催化作用下,BTTE在Fe3O4NPs表面异相成核,得到Janus结构的Fe3O4-介孔氧化硅纳米粒子(Janus Fe3O4-oSiO2)。研究了 BTTE用量、CTAB用量、反应温度等参数对Janus结构Fe3O4-oSiO2的形貌调控,深入探讨了这种Janus结构的形成机制,并将这种形成机制拓展到其他种子粒子和硅烷偶联剂的Janus结构的设计和合成上。通过巯基-烯点击化学反应,拓展了 Fe3O4-oSiO2 NPs中oSiO2纳米棒表面基团的种类,得到了不同亲疏水性的Janus纳米复合粒子。(2)Janus Fe3O4-SiO2-NH2-Au的制备及其催化还原性能研究在Janus粒子可控制备的基础上,以BTTE和正硅酸乙酯(TEOS)作为硅源前驱体,通过改变BTTE/TEOS整体用量,得到SiO2纳米棒长度从81±15 nm,388±66 nm增加到1000±151 nm的长径比差异显著的Janus Fe3O4-SiO2纳米复合粒子,将金纳米粒子(Au NPs)固定在氨基官能化的Janus Fe3O4-SiO2纳米复合粒子表面,得到不同Janus结构的Fe3O4-SiO2-NH2-Au催化剂。研究了其对4-硝基苯酚(4-NP)和2-硝基苯胺(2-NA)在NaBH4存在下的催化还原性能,三个不同结构的Janus Fe3O4-SiO2-NH2-Au催化剂对4-NP和2-NA催化速率常数(k)分别为0.69、1.73、7.96min-1以及1.66、2.11和11.0 min-1,随着长径比的增加,其催化活性显著提高,明显高于目前文献报道的其他同类组成不同复合结构的催化剂。该催化剂的可进行磁性分离回收,重复使用7次仍然具有高催化活性和稳定性。