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β-环糊精聚合物—二氧化钛/锆有机—无机杂化材料的制备及其表征

毋登辉

  近年来,有机-无机杂化材料因在光学透明性、可调折光指数、高催化活性、耐高温及耐磨损等方面表现出优良的性能而广泛应用于新型的结构材料、涂层材料、光学材料、电学材料、磁学材料和生物学材料等方面,使用越来越广泛。溶胶-凝胶法具有低温、工艺简便、设备要求低、组成容易控制和在温和的反应条件下便可将有机分子引入无机网络中,所制的材料均匀性好等优点而成为制备有机-无机杂化材料的主要方法。作为第二代超分子化合物的环糊精具有腔内疏水,腔外亲水的特殊结构,使得环糊精能与多种客体分子形成主-客体超分子配合物,因此在化学分离、有机合成与催化、药物控制释放、食品加工、环境保护和纳米材料等领域得到了广泛应用。环糊精聚合物既较好地保持了单体环糊精分子包合及识别的能力,又兼具聚合物良好的机械强度、稳定性和化学可调性,因而广泛应用于医药、色谱分离、有机合成、污水处理、空气净化及食品工业等领域。二氧化钛以其独特的光催化、光电等优异性能成为科研工作者广泛研究的对象。另外,二氧化锆是一种重要的陶瓷材料,由于其独特的化学和物理性质而广泛的用作氧气传感器、催化剂载体、防腐材料和增韧剂。因此,将环糊精聚合物和二氧化钛/锆进行有效结合,实现性能的互补和优化,有望制得一系列具有高催化性能、高稳定性能的新型功能材料。基于以上想法,本论文在简述了近年来有机-无机杂化材料研究进展的基础上,主要开展了以下三方面的工作: 1、以环糊精、烯丙基溴和丙烯酸为原料,合成了烯丙基环糊精与丙烯酸的共聚物P(CD-co-AA)(Ⅰ),以钛酸丁酯为无机前驱体,通过溶胶-凝胶法制备了P(CD-co-AA)/TiO_2有机-无机杂化聚合物材料。通过苯酚-硫酸法测得共聚物中环糊精含量为92%,同时以萘(NA)为荧光探针考察了P(CD-co-AA)(Ⅰ)的超分子行为,实验研究表明共聚物P(CD-co-AA)(Ⅰ)仍具有环糊精的超分子行为。对杂化材料进行溶剂抽提和红外分析可知材料中有机无机两相间存在着共价键;通过XRD、SEM和TGA对杂化材料的结构和热稳定性能进行了研究,发现杂化材料中有机无机两相高度相容,热稳定性能有较大提高。另外还发现,在所制的材料中TiO_2的含量对材料的结构和性能均有很大影响,当TiO_2的含量为60%(w)时,杂化材料表面均匀光滑,有机无机两相相容性和材料的热稳定性能优于其它几种杂化材料。 2、以甲基橙为有机污染物模型,考察了杂化材料P(CD-co-AA)/TiO_2的光催化性能,实验发现材料的光催化性能远远优于TiO_2。同时探讨了材料中环糊精聚合物的含量对材料光催化性能的影响,发现随着材料中环糊精聚合物含量的增大,材料的光催化效率逐渐提高,当材料中环糊精聚合物的含量为40%时,杂化材料……   
[关键词]:有机-无机杂化材料;环糊精聚合物;二氧化钛;光催化;二氧化锆
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:陕西师范大学2006年