长链离子液体在PMMA/Pt微球和嵌Pt多孔氧化硅合成中的修饰和模板行为

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本文首先研究了以长链离子液体(LILs)为修饰剂,在聚合物微球与Pt纳米微粒之间构筑桥连体,合成聚合物/Pt复合微球;其次,研究了以此微球为大孔模板剂,LILs为介孔模板剂,合成嵌Pt有序双孔氧化硅;最后,以LILs为介孔模板剂,合成了嵌Pt-Fe3O4介孔氧化硅。同时,对所合成的复合多孔氧化硅(嵌Pt双孔或嵌Pt-Fe3O4介孔)的吸附和催化性能进行了初步探索。其内容体现在以下三个方面。1.采用咪唑型的LIL(氯化1-十六烷基-3-甲基咪唑,LIL16)对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球(339.82 nm)进行表面修饰,得到PMMA/LIL16微球。SEM、TEM、电泳实验和阴离子染料吸附实验对所合成的PMMA/LIL16微球进行表征。证明所合成的PMMA/LIL16微球具有较高的表面正电荷(+117 mV)。将2 nm、带负电荷、柠檬酸钠(Cit.)修饰的Pt纳米微粒(PtNPs@Cit.)通过静电吸附组装在PMMA/LIL16微球表面,可以在质量比(m(PtNPs)/m(PMMA/LIL16)=6%的条件下,制备PtNPs@Cit.微粒致密包覆于PMMA/LIL16微球的PMMA/LIL16/(2nm)PtNPs@Cit.的核-壳微球。而10 nm、带低负电荷、柠檬酸钠(Cit.)修饰的PtNPs@Cit.则只能以零星离散分布的状态吸附在PMMA/LIL16微球上。将PtCl62-通过静电吸附组装在PMMA/LIL16微球表面,随后进行原位还原,可以获取一种2 nm的PtNPs弥散分布在PMMA/LIL16微球表面的PMMA/LIL16@(2nm)PtNPs复合微球。将2 nm、带正电荷、由LIL16稳定的PtNPs@LIL16微粒通过静电吸附组装在未修饰的PMMA微球表面,可以合成一种2 nm的PtNPs@LIL16微粒呈现单分散状态吸附在PMMA微球表面的PMMA/(2nm)PtNPs@LIL16微球。2.采用PMMA/LIL16/(2 nm)PtNPs@Cit.微球为大孔结构的模板剂,LIL16为介孔结构的模板剂,硅酸乙酯为硅源,通过在酸性条件下的溶胶-凝胶等过程,合成了嵌Pt有序双孔氧化硅。研究了PtNPs粒径、混合配比、合成方法和焙烧温度对嵌Pt有序双孔氧化硅结构的影响。小角-XRD、TEM、N2吸附-脱附实验测试表明这种嵌Pt有序双孔氧化硅具有11 nm的PtNPs镶嵌于球形氧化硅大孔(317 nm)内壁、孔壁由六方长程有序的介孔(2.636 nm的平均孔径,SBA-3型)氧化硅孔道组成,并具有984.50 m2/g的高比表面积特征。采用PMMA/LIL16@(2nm)PtNPs微球或PMMA/(2 nm)PtNPs@LIL16微球为大孔结构的模板剂,并以LIL16为介孔结构的模板剂,也可以制备相似的嵌Pt有序双孔氧化硅,但PtNPs在大孔中的粒径变化较大。以所合成的嵌Pt有序双孔氧化硅为催化剂,研究了在酸性条件下的苯胺无电聚合催化反应,发现相比于无催化剂体系,这种嵌Pt有序双孔氧化硅表现出明显的催化特性。3.在PtNPs@Cit.微粒和Fe3O4@SDS/LIL16微粒(十二烷基硫酸钠SDS、LIL16分别为第一和第二修饰层)的混合分散液中,以LIL16为介孔结构的模板剂,硅酸乙酯为硅源,通过在碱性条件下的水热晶化等过程,制备了嵌Pt-Fe3O4的有序介孔氧化硅。小角-XRD、TEM、N2吸附-脱附实验测试表明复合介孔氧化硅具有10 nm的Pt微粒或Fe3O4微粒随机分散地嵌入在六方长程有序的介孔(3.058 nm的平均孔径,MCM-41型)孔道的网络中(即Pt-Fe3O4@MCM-41),并具有1067.55 m2/g的高比表面积特征。将Pt-Fe3O4@MCM-41用于吸附罗丹明B和亚甲基蓝溶液,并在苯胺无电聚合催化反应中作为催化剂。结果发现Pt-Fe3O4@MCM-41具有明显的吸附脱色能力,相比于无催化剂体系,Pt-Fe3O4@MCM-41也表现出有一定的催化特性。同时,在吸附和催化过程完成后,可以通过外磁铁将Pt-Fe3O4@MCM-41从溶液中快速分离出来,说明Pt-Fe3O4@MCM-41具有明显的磁分离特性。
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