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空心球结构材料由于具备特殊的结构和高的比表面积,使得其作为一种新型功能材料,在化学、催化、生物、医药、材料科学等领域具有极其广泛的应用前景。氧化锆是同时具有酸性、碱性、氧化性和还原性的金属氧化物,具有独特的热学性质和良好的离子交换性能,被广泛的应用于催化领域。空心结构的氧化锆这种高的比表面并且可获得丰富的表面缺陷,从而使其呈现高的催化活性,在多功能催化领域可得到更广泛的应用,同时氧化锆空心球具有更好的高温绝热性能,也是为当前隔热或红外防护材料的研究热点之一。本文采用表面含有氨基功能团的聚苯乙烯-丙烯酰胺(PSAM)高分子微球为模板,利用均匀沉淀包覆法制备PSAM/ZrO2复合微球,并通过高温煅烧除去模板,得到ZrO2空心微球。主要研究内容和创新点如下:
1.以苯乙烯和丙烯酰胺为单体,使用过硫酸钾为引发剂,采用乳液聚合法,制备了单分散表面富含酰胺修饰的聚苯乙烯聚合物功能微球(PSAM)。研究了微球的合成工艺条件,形成机理,探讨了引发剂和乳化剂用量对聚合物微球稳定性和粒径大小及分散性的影响,最终制得粒径分散均一、表面光滑和热稳定性较高的单分散功能高分子微球。
2.采用PSAM微球为模板,制备出ZrO2空心球。讨论了制备的优化条件。结果显示通过改变反应剂的浓度和包覆次数可有效调节微球壳的厚度。
3.使用外、紫外、XRD、TEM、BET表征了微球的结构与形貌,结果显示在PSAM/ZrO2微球中,ZrO2为无定型态,经煅烧制得的ZrO2呈现四方相氧化锆晶体结构。