下载文档原格式
纳米TiO2的制备方法概述摘要：概述纳米TiO2的制备方法，包括气相法和液相法。
重点介绍了应用两种前驱体—Ti(OC4H9)4和H2TiO3的溶胶-凝胶制备方法，并通过对后者介绍，进行了纳米TiO2的表征。
关键词：纳米TiO2、制备方法、表征纳米TiO2的一个重要性质是其光催化性能。
尽管其它一些物质，如ZnO、Fe2O3、WO3和CdSe等也具有光催化性，但TiO2的应用最为广泛，因为其低毒、稳定和资源丰富（Ti的含量位于地壳层的第九位）。
TiO2光催化性能的应用表现在以下方面：自洁净能力、降低空气污染以及抗菌能力等[1]。
除此以外，纳米TiO2在许多领域中都有广泛的应用前景。
本文在参考多篇文献之后，对纳米TiO2的制备方法进行了概述。
制备纳米TiO2多采用合成方法，主要包括气相法和液相法两类。
其中，气相法可分为物理气相沉积法和化学气相沉积法，而液相法则有胶溶法、溶胶—凝胶法、化学沉淀法和水热合成法等。
但无论采用何种方法，制备纳米粒子都有如下要求[2]；表面光洁，粒子的形状及粒径、粒度分布可控，粒子不易团聚，易于收集，热稳定性优良，产率高。
1气相法气相法是直接利用气体或通过各种手段将物质变为气体,使之在气态下发生物理变化或化学变化,最后在冷却过程中凝聚长大形成纳米粒子的方法。
气相法的特点是粉体纯度高、颗粒尺寸小、颗粒团聚少、组分更易控制，但其产率低，制备成本高。
[3]气相法主要指化学气相沉积法(CVD)。
化学气相沉积法制备纳米TiO2的初级过程包括：气相化学反应、表面反应、均相成核、非均相成核、凝结聚集或融合。
气相反应所需的母体有2类：TiCl4和钛醇盐。
化学反应可分为以下4类。
[4](1)TiCl4与O2氧化，化学反应方程式为：TiCl4(g)+O2(g)= TiO2+2Cl2n TiO2 (g)=( TiO2)n(s)(2)钛醇盐直接热裂法,化学反应方程式为：Ti(OR)4= TiO2+4CnH2n+2H2O(3)钛醇盐气相水解法(气溶胶法)，化学反应方程式为：Ti(OR)4+2H2O= TiO2+4ROH(4)气相氢氧焰水解法[5]，化学反应方程式为：TiCl4+2H2+O2= TiO2+4HCl其中，气相氢氧焰水解法(Aerosi法)于20世纪80年代中后期开始应用于工业生产。
收稿日期：2020‑12‑29。
收修改稿日期：2021‑03‑24。
国家自然科学基金(No.51572046)资助。
＊通信联系人。
E‑mail ：***************.cn第37卷第5期2021年5月Vol.37No.5867‑874无机化学学报CHINESE JOURNAL OF INORGANIC CHEMISTRYFeNi 层状双氢氧化物/TiO 2复合光催化剂的制备及其制氢性能崔文莉安琳张青红＊王宏志李耀刚侯成义(东华大学材料科学与工程学院，上海201620)摘要：层状双氢氧化物(LDH)的光生电子-空穴对易复合，虽然纳米薄片的结构促进了载流子分离，但其光催化效率仍然较低。
我们利用LDH 薄片结构的优势，将FeNi LDH 和TiO 2通过静电自组装复合，设计制备出新型高效的FeNi LDH/TiO 2复合光催化材料，评价了其光催化分解水产氢性能。
对其结构、光催化性能和光电化学等进行了详细表征。
结果表明，FeNi LDH 的高比表面积、复合物的异质结结构都有利于光生电荷的转移。
光催化产氢结果表明，FeNi LDH/TiO 2复合材料的产氢速率(22.6mmol·g -1·h -1)分别比纯TiO 2(0.1mmol·g -1·h -1)和FeNi LDH(0.05mmol·g -1·h -1)提高了226和452倍，表明了异质结在提高LDH 光催化效率方面的重要作用。
关键词：FeNi 层状双氢氧化物；静电自组装；异质结；光催化产氢中图分类号：O643.36文献标识码：A文章编号：1001‑4861(2021)05‑0867‑08DOI ：10.11862/CJIC.2021.108FeNi Layered Double Hydroxide/TiO 2Composite Photocatalyst:Preparation and Hydrogen Production PerformanceCUI Wen‑LiAN LinZHANG Qing‑Hong ＊WANG Hong‑ZhiLI Yao‑GangHOU Cheng‑Yi(School of Materials Science and Engineering,Donghua University,Shanghai 201620,China )Abstract:Layered double hydroxide (LDH)photogenerated electron‑hole pairs are easy to recombine.Although the unique structure of nanosheets promotes the separation of carriers,the photocatalytic efficiency is still low.In this paper,taking advantage of its thin‑film structure,FeNi LDH was combined with TiO 2by electrostatic self‑assembly method to design and prepare efficient FeNi LDH/TiO 2composite photocatalysts,and evaluated its hydrogen produc‑tion performance.Their structure,photocatalytic performance and photoelectrochemistry were characterized in detail.The results showed that the high specific surface area of FeNi LDH and the heterojunction structure of thecomposite were all conducive to photo‑generated charge transfer.The results of photocatalytic hydrogen production showed that the hydrogen production rate (22.6mmol·g -1·h -1)of FeNi LDH/TiO 2composite was 226and 452times higher than that of bare TiO 2(0.1mmol·g -1·h -1)and FeNi LDH (0.05mmol·g -1·h -1)respectively,indicating thecrucial role of heterojunction in improving the photocatalytic efficiency of LDH.Keywords:FeNi layered double hydroxide;electrostatic self‑assembly;heterojunction;photocatalytic hydrogen production0引言在减少化石燃料消耗、降低环境污染和缓解能源危机的推动下，寻求清洁和可再生能源吸引了研究人员的广泛关注。
《TiO2纳米粒子增强超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯复合材料的性能》篇一一、引言随着纳米技术的飞速发展，纳米粒子在聚合物复合材料中的应用越来越广泛。
其中，TiO2纳米粒子因其独特的物理和化学性质，如高光催化活性、高折射率及良好的稳定性等，被广泛用于聚合物复合材料的制备中。
本文将重点研究TiO2纳米粒子增强超高分子量聚乙烯（UHMWPE）和高密度聚乙烯（HDPE）复合材料的性能，探讨其潜在的应用价值。
二、材料与方法1. 材料本实验所使用的材料包括超高分子量聚乙烯（UHMWPE）、高密度聚乙烯（HDPE）、TiO2纳米粒子以及其他必要的添加剂。
2. 方法（1）制备工艺：采用熔融共混法制备TiO2纳米粒子增强UHMWPE和HDPE复合材料。
首先将UHMWPE或HDPE与TiO2纳米粒子及其他添加剂在高温下进行熔融共混，然后进行压制成型。
（2）性能测试：通过扫描电子显微镜（SEM）观察复合材料的微观结构；通过拉伸试验、冲击试验等测试其力学性能；通过热重分析（TGA）测试其热稳定性等。
三、结果与讨论1. 微观结构分析通过扫描电子显微镜观察发现，TiO2纳米粒子在UHMWPE 和HDPE基体中具有良好的分散性，且与基体之间存在较好的界面相互作用。
这有利于提高复合材料的整体性能。
2. 力学性能分析实验结果表明，TiO2纳米粒子的加入显著提高了UHMWPE 和HDPE复合材料的力学性能。
与纯UHMWPE和HDPE相比，复合材料的拉伸强度、冲击强度等均有所提高。
这主要归因于TiO2纳米粒子与基体之间的界面相互作用以及纳米粒子的强化效应。
3. 热稳定性分析热重分析结果表明，TiO2纳米粒子的加入提高了UHMWPE 和HDPE复合材料的热稳定性。
与纯UHMWPE和HDPE相比，复合材料在高温下的热分解速率降低，具有更好的耐热性能。
这主要归因于TiO2纳米粒子的高温稳定性以及其在基体中形成的热阻隔效应。
四、结论本文研究了TiO2纳米粒子增强UHMWPE和HDPE复合材料的性能。
聚苯乙烯纳米粒的制备方法
聚苯乙烯纳米粒的制备方法有多种，以下提供两种制备方法：
方法一：
1. 将苯乙烯、水、烷基溴化铵类阳离子表面活性剂和裂解型光引发剂搅拌乳化。
2. 将混合物置于紫外光辐射下，引发聚合反应。
3. 经过滤或离心，得到聚苯乙烯纳米粒子。
如果聚合反应体系中加入交联剂，则得到聚苯乙烯纳米凝胶粒子。
此方法采用水作为反应介质，在室温下即可聚合，且反应体系中单体浓度较高，表面活性剂用量低，反应速率快，单体转化率高，设备简单经济，易于大规模工业化生产。
方法二：
1. 通过有机合成的方法得到树形大分子（Dendrimer）。
2. 将树形大分子转化成引发剂。
3. 通过ATRP聚合技术得到粒径小于100nm的单分散的树形大分子/聚合物纳米粒子。
以上方法仅供参考，建议查阅关于聚苯乙烯纳米粒制备的文献，或者咨询纳米材料制备领域的专家，获取更准确的信息。
聚苯乙烯纳米复合材料的加工及应用性能研究聚苯乙烯（Polystyrene, PS）是一种重要的工业塑料，其具有轻质、透明、脆性及低成本等特点，被广泛应用于电子、建筑、餐饮等领域。
然而，初级PS材料存在一些缺陷，例如密度、强度、韧性等方面不够理想，限制了其在一些特殊场合的应用。
为了改善PS材料性能，纳米技术被引入其中，形成聚苯乙烯纳米复合材料。
一、聚苯乙烯纳米复合材料制备方法聚苯乙烯纳米复合材料的制备方法主要包括溶液共混法、熔体混合法、原位聚合法等多种方法。
1、溶液共混法溶液共混法是将纳米材料加速剂与聚苯乙烯原料一起在溶液中搅拌，使其充分溶解并均匀分散。
搅拌结束后除去溶剂，得到聚苯乙烯纳米复合材料。
溶液共混法具有制备简单、操作方便等优点，适用于少量样品制备，但相对复合材料的力学性能有所降低，需要进一步改进。
2、熔体混合法熔体混合法是将纳米材料加速剂均匀混合在聚苯乙烯熔体中，使其充分融合、分散。
最终经过冷却、成型得到聚苯乙烯纳米复合材料。
熔体混合法相对于溶液共混法制备出来的复合材料力学性能会有所提高，因为其可控性、生产效率高，被广泛应用于工业生产。
3、原位聚合法原位聚合法是将亲水性或亲疏水性的单体置于纳米材料表面，通过单体聚合反应得到聚合材料，与聚苯乙烯熔体混合后再进行成型得到聚苯乙烯纳米复合材料。
原位聚合法制备的聚苯乙烯纳米复合材料具有高强度、高韧性等优点，但相对制备难度大，适用性较窄。
二、聚苯乙烯纳米复合材料应用性能研究纳米复合材料的应用性能是制备过程中需要高度关注和研究的领域，本节主要通过介绍聚苯乙烯纳米复合材料的力学性能、热性能、透明性能进行讨论。
1、力学性能聚苯乙烯纳米复合材料的力学性能受到纳米材料加速剂选择、制备工艺、添加量等多方面的影响。
一些研究表明，适当添加纳米复合材料可以在保持原材料基本特性的情况下大幅度提高力学性能，如拉伸强度、冲击韧性等。
2、热性能聚苯乙烯本身在高温环境容易发生熔融或炭化，因此需要探索如何改善其热性能，避免应用过程中容易受到高温影响而造成材料损失。
TiO2含氟聚合物纳米复合粒子的制备和性能研究的开题报告一、研究背景TiO2是一种重要的半导体材料，具有广泛的应用，包括太阳能电池、光触媒、电子器件和传感器等领域。
在这些应用中，提高TiO2的光催化活性是极其重要的。
近年来，通过将含氟聚合物与TiO2混合制备纳米复合粒子，可以显著提高TiO2的光催化活性。
这种纳米复合粒子可以在可见光范围内吸收光线，从而增加光催化反应的效率。
二、研究目的本研究旨在制备TiO2含氟聚合物纳米复合粒子，并研究其光催化性能。
具体目标包括：1.通过溶液法制备含氟聚合物纳米颗粒；2.将含氟聚合物纳米颗粒与TiO2混合，制备纳米复合粒子；3.对比纳米复合粒子和纯TiO2样品的光催化性能；4.探讨制备条件对纳米复合粒子的光催化性能的影响。
三、研究内容1.制备含氟聚合物纳米颗粒含氟聚合物纳米颗粒将以聚偏氟乙烯（PVDF）为例制备。
首先将PVDF分散于含有乙醇和水的混合溶液中，形成均相混合物。
然后使用旋转蒸发仪将其蒸发干燥，最终得到含氟聚合物纳米颗粒。
2.制备TiO2含氟聚合物纳米复合粒子将制备好的含氟聚合物纳米颗粒与TiO2进行混合，再利用球磨机进行球磨。
最终得到TiO2含氟聚合物纳米复合粒子。
3.测量纳米复合粒子的光催化性能通过紫外-可见光谱仪测量纳米复合粒子在可见光区间的吸收谱，并利用光催化反应器对纳米复合粒子和纯TiO2样品的光催化性能进行比较。
在实验过程中，通过改变制备条件（如混合比例、球磨时间等）来研究制备条件对纳米复合粒子光催化性能的影响。
四、研究意义本研究将探索一种新型的TiO2光催化剂——含氟聚合物纳米复合粒子，并研究制备条件对其光催化性能的影响。
这有助于开发更有效的光催化剂，并促进TiO2在太阳能电池、光触媒、电子器件以及环境污染处理等领域的应用。
收稿日期:2003206220 通讯联系人 E \|mail :i rlab @w 基金项目:国家重点科技项目攻关计划资助(962554203201)作者简介:邱晓清(19742),男,硕士生,现从事纳米二氧化钛的研究.文章编号:167128836(2003)0620675205聚苯乙烯/纳米TiO 2复合粒子的制备邱晓清,钟家柽 ,龙 震,田丽红,昝 菱,龚楚清,罗其荣(武汉大学化学与分子科学学院,湖北武汉430072) 摘 要:用硅烷偶联剂WD 270改性纳米TiO 2粒子,应用超声技术将纳米TiO 2粒子分散在异丙醇介质中,然后进行苯乙烯的分散聚合包覆,成功地制备了以聚苯乙烯为壳、纳米TiO 2粒子为核的有机/无机复合粒子.观察复合粒子的形貌发现纳米TiO 2粒子完全包覆在聚苯乙烯微球中.通过红外、X 射线光电子能谱等表征手段,还发现聚苯乙烯链是通过偶联剂WD 270以化学键的方式与纳米TiO 2粒子相连.关 键 词:分散聚合;壳2核结构;纳米TiO 2中图分类号:O 612.4 文献标识码:A 具有壳2核结构的聚合物包覆无机粒子的有机/无机复合材料,特别是直径小于1μm 的无机粒子,在化妆品、药品、农业、涂料等许多领域都有着极其广泛和潜在的应用[1,2].这种复合粒子的制备也越来越受到国内外广大科技工作者的关注.B .Erdem 等应用苯乙烯的细乳液聚合作为包覆纳米TiO 2粒子的手段,制得了聚苯乙烯/纳米TiO 2复合粒子[3～5].但并没有给出复合粒子最直接的证据如电镜照片.细乳液聚合作为一种包覆手段,制备有机/无机复合粒子的关键在于无机粒子能否很好地分散在有机单体中,能否在细乳化、聚合过程中稳定地存在于单体液滴中.由于无机粒子与有机单体不相容,使得这种方法的使用受到很大的限制.谈定生等应用无皂乳液聚合包覆纳米TiO 2粒子[6],这种复合粒子主要是由于物理吸附使聚苯乙烯沉积在TiO 2粒子表面而形成的.聚合物与无机粒子的结合并不牢固,并且纳米TiO 2粒子在水中易团聚也影响包覆效果.分散聚合是一种特殊的沉淀聚合[7,8].现在国内主要应用它制备大粒径,单分散性聚合物微球.作为一种包覆手段制备有机/无机复合粒子还很少报道.E.Bourgeat 2Lami 等用这种方法在醇水介质中成功制备了聚苯乙烯/二氧化硅复合粒子[9].选用Si (OC 2H 5)4作为原料,采用Stober 法制备纳米SiO 2粒子,然后再分散聚合包覆制得复合粒子.本文讨论了直接使用纳米TiO 2粉体为原料,先经过WD 270改性处理,再通过分散聚合以制备有机/无机复合粒子,对纳米TiO 2粉体的使用有很现实的意义,并且这种聚合包覆方法还可以用于其他的有机/无机复合粒子的制备.1 实验部分1.1 主要仪器及试剂镜反射670F T 2IR 型红外光谱仪(美国,Nexue 公司);XSAM800型X 2光电子能谱仪(英国,Kratos 公司);H 2800型透射电子显微镜(日本,Hitachi 公司);J Y922Ⅱ型超声波细胞粉碎仪(中国,宁波新芝科器研究所).纳米TiO 2(锐钛型,粒径30nm ,自制[10]);WD 270偶联剂[(γ2(甲基丙烯酰氧)丙基三乙氧基硅烷,武汉武大有机硅新材料有限公司提供];异丙醇、苯乙烯(用10%的NaOH 溶液洗涤去除阻聚剂)、偶氮二异丁腈(AIBN )、无水乙醇、甲苯(以上试剂均为分析纯,上海试剂公司生产);聚乙烯吡咯烷酮(PVP K30,进口分装).1.2 偶联剂WD 270改性纳米二氧化钛及分散聚合包覆实验将1g 纳米TiO 2粉体加入到溶有一定量(体积分数为0.5%～2%)偶联剂WD 270的100mL 异丙第49卷第6期 2003年12月武汉大学学报(理学版)J.Wuhan Univ.(Nat.Sci.Ed.)Vol.49No.6 Dec.2003,675～679醇中,在超声波细胞粉碎仪作用下分散一定时间后,转入到三颈烧瓶中,40 ℃恒温搅拌1h,再升温到70 ℃恒温搅拌1h.在上述体系中加入2g PVP,70 ℃恒温搅拌30min,加入溶有一定量引发剂AIBN的单体苯乙烯,保持原有温度和搅拌速度引发聚合反应24h. 1.3 分析与表征经偶联剂WD270改性的纳米TiO2固液分离后,用无水乙醇反复进行洗涤以除去过剩的和物理吸附在纳米TiO2粒子表面上的WD270.100 ℃烘干后,采用镜反射傅立叶变换红外光谱仪,K Br压片法测波数范围为400～4000cm-1的红外图谱(IR),以检测改性前后纳米TiO2表面官能团的变化;用光电子能谱(XPS)分析WD270与纳米TiO2界面的化学键合作用及改性后纳米TiO2表面的元素组成;用透射电子显微镜(TEM)观察纳米TiO2粒子在异丙醇介质中的分散情况及复合粒子的表面形貌.2 结果与讨论2.1 纳米TiO2粒子在异丙醇中的分散情况由于纳米TiO2粒子本身的强极性,使其不易在非极性介质中分散,而又易在极性介质中团聚.要获得真正意义上的纳米复合粒子及良好的复合包覆效果,纳米TiO2粒子首先必须良好地分散在反应介质中,为此对纳米TiO2粒子表面进行处理是很必要的.选用偶联剂WD270作为改性剂处理纳米TiO2粒子并借助超声技术将其分散在异丙醇介质中.表1给出了在不同WD270用量[m(WD270)]及不同超声时间的条件下,纳米TiO2粒子在异丙醇介质中分散的平均粒径.实验中保持纳米TiO2的用量为1 g,异丙醇的用量为100mL.实验中发现在一定范围内随着WD270用量和超声时间的增加纳米TiO2粒子在异丙醇介质中的分散性明显改善,但当分散性到表1 在不同条件下纳米TiO2粒子在异丙醇中分散的平均粒径实验编号超声时间/min m (WD270)/g平均粒径/nm15 1.0240 210 1.0200 315 1.0150 420 1.0100 525 1.0120 6200.5150 720 1.5100 820 2.0120达最佳后继续增加WD270用量和超声时间,粒子又会重新有所团聚.可见使用WD270和超声技术可以获得纳米TiO2在异丙醇介质中的良好分散.本文选用的最佳分散条件为:WD270用量为1g,超声时间为20min.2.2 WD270改性纳米TiO2的表征2.2.1 红外光谱分析图1是WD270改性前后及洗涤前后TiO2的红外光谱图.3387.0cm-1处的尖峰对应纳米TiO2的表面羟基特征吸收峰,800cm-1以下的宽峰为纳米TiO2的特征吸收峰.改性后的纳米TiO2在1718.1 cm-1处出现的吸收峰,对应WD270分子中C O 吸收.在1634.9cm-1和1405.6cm-1处出现的吸收峰,为WD270分子中CC的面内变形和伸缩振动吸收峰.在1000cm-1以下WD270分子的特征吸收与纳米TiO2的特征吸收重叠形成强宽峰.也就是说改性后纳米TiO2红外谱图出现的新的吸收峰是由偶联剂的对应官能团特征吸收形成的.这表明在纳米TiO2表面吸附有偶联剂,另一方面,洗涤前后的谱图无明显区别,表明WD270与纳米TiO2粒子表面可能以化学吸附为主.图1 改性前后TiO2的红外光谱图a.改性前;b.改性后未洗涤;c.改性后用乙醇洗涤2.2.2 XPS谱图分析图2为改性后并用无水乙醇反复洗涤后的TiO2粒子的XPS谱图.图中有元素Si和C的吸收峰,说明改性后纳米TiO2表面的确存在偶联剂.图3是Ti2p在改性前后的电子结合能变化图.改性后元素钛的电子结合能从459.1eV降低到458.8eV,表明硅烷偶联剂在TiO2的表面形成了Ti—O—Si键.这是因为Si的电负性较纳米TiO2粒子表面羟基中H的电负性小,Ti—O—Si键的形成,减少了Ti原子的正电荷[11]造成元素Ti的2p电子结合能降低.676武汉大学学报(理学版)第49卷图4为改性后并用无水乙醇反复洗涤后的TiO 2粒子表面的O1s 结合能的拟合图.图4中530.0eV 处的峰,对应TiO 2中O1s 的结合能[12].531.3eV 处的峰,对应CO 的O1s 的结合能[13],这是纳米TiO 2表面存在WD 270的证据.而532.4eV 处的峰对应Ti —O —Si 中O1s 结合能[14].可见WD 270确是以化学键的方式与TiO 2相连. 可以用图5表示这个反应过程.图2 改性TiO 2的XPS 谱图图3 改性前后的Ti2p 电子结合能的变化a.改性前;b.改性后图4 WD 270改性后的TiO 2中的O1s 结合能的拟合图a.TiO 2中O1s 的结合能;b.C O 中的O1s 结合能;c.Ti —O —Si 中的O1s 的结合能;d.曲线a,b ,c 的拟合曲线图5 WD 270与TiO 2的反应过程2.3 纳米TiO 2改性前后对复合微球制备的影响选择经WD 270改性的纳米TiO 2粒子通过分散聚合法制备聚苯乙烯/纳米TiO 2复合粒子,与未经WD 270改性的纳米TiO 2粒子制得的复合粒子进行比较.图6(a )是由未改性的纳米TiO 2粒子制得的复合粒子的TEM 图,从图中可以看出未改性的纳米TiO 2粒子主要趋附在聚苯乙烯微球的表面,并不能形成良好的包覆.而图6(b )是由WD 270改性后纳米TiO 2粒子制得的复合粒子的TEM 图,从图中可以看出纳米TiO 2粒子外面都包覆了一层聚苯乙烯微球.可见使用WD 270改性后的纳米TiO 2粒子通过分散聚合,聚苯乙烯能够在无机粒子表面形成很好的包覆.这是由于改性后纳米TiO 2粒子与苯乙烯单体及其聚合物具有良好的亲和性,容易包覆在聚苯乙烯微球中的缘故.图6 改性前后聚苯乙烯/纳米TiO 2复合粒子的TEM 图776第6期邱晓清等:聚苯乙烯/纳米TiO 2复合粒子的制备2.4 复合粒子的红外光谱分析图7是分散聚合制备出的复合粒子的红外光谱图,图中1719.0cm -1处的吸收峰是C O 的特征吸收,2921.7cm -1,2850.7cm -1处的尖峰为CH 3,CH 2的特征吸收峰.这些都是纳米TiO2粒子图7 聚苯乙烯/纳米TiO 2复合粒子的红外光谱图表面存在WD 270分子的直接证据.波数为3081.4cm -1～3000.0cm -1处的一系列的尖峰是聚苯乙烯的特征峰.1492.5,1600.7cm -1处的峰是苯环上C C 的伸缩振动吸收峰.这些都是聚苯乙烯存在的证据.由于复合粒子先经过无水乙醇反复洗涤除去了稳定剂PVP ,然后再用甲苯反复洗涤除去了物理吸附在粒子表面的纯聚苯乙烯.所以可以认为苯乙烯与接枝在纳米TiO 2表面的WD 270分子中的C C 键发生了共聚,也就是说聚苯乙烯链通过偶联剂分子以化学键的方式与纳米TiO 2粒子相连.3 结 论WD 270改性后的纳米TiO 2粒子通过苯乙烯的分散聚合成功地制备了聚苯乙烯/纳米TiO 2复合粒子.实验发现聚苯乙烯能否在纳米TiO 2粒子表面形成有效的包覆主要取决于WD 270在纳米TiO 2表面的接枝率、纳米TiO 2在反应介质中的分散性以及分散聚合反应的条件.WD 270能有效地改善纳米TiO 2与苯乙烯及其聚合物的亲和性,并能与苯乙烯发生共聚,使聚苯乙烯在纳米TiO 2粒子表面形成包覆.WD 270在纳米TiO 2表面的接枝率受很多因素影响,如反应温度、WD 270的用量、纳米TiO 2粒子表面的羟基数量等.当反应温度不变,增大WD 270的用量,可以提高接枝率.但受纳米TiO 2表面羟基数量的影响,接枝率到一定程度就到达饱和,所以当反应条件不变,WD 270用量足够多,可以认为WD 270接枝率不变,近似等于饱和接枝率.而纳米TiO 2粒子在介质中的分散也直接影响包覆效率,如果纳米TiO 2粒子在介质中团聚过于严重将得不到良好的包覆.分散聚合反应条件参数也直接着包覆效率,如分散聚合的温度、单体的用量,稳定剂的用量、甚至反应介质的极性.在实验中还发现有些聚和物微球中并没有纳米TiO 2粒子存在.在分散聚合包覆反应中,存在两种聚合反应,苯乙烯与纳米TiO 2表面的WD \|70中的烯烃双键共聚、苯乙烯的自聚.共聚可以产生复合粒子,而自聚则产生纯的聚苯乙烯微球.本课题组将进一步探索如何控制分散聚合反应的条件,提高包覆效率,以期制备出外形规则,粒径均一的复合粒子微球.当然分散聚合作为一种包覆手段,还可以应用于其他有机/无机复合粒子的制备.参考文献:[1] Haga Y ,Inoue S ,Sato T ,et al .Photoconductivity Proper 2ties of Z inc Oxide Encapsulated in Polymers [J ].A ngew M akromol Chem ,1986,139:49261.[2] Das K G.Cont rolled Release Technology [M ].NewY ork :Wiley 2Interscience ,1983.[3] Erdem B ,David E.Encapsulation of Inorgannic Particlesvia Miniemulsion Polymerization (Ⅰ)Dispersion of Tita 2nium Dioxide Particles in Organic Media Using OLOA370as Stabilizer[J ].J Polym Sci PartA ,2000,38:4419\|4430.[4] Erdem B ,David E.Encapsulation of Inorgannic Particlesvia Miniemulsion Polymerization (Ⅱ)Preparation and Characterization of Styrene Miniemulsion Droplets Con 2taining TiO 2Particles [J ].J Polym Sci Part A ,2000,38:443124440.[5] Erdem B ,David E.Encapsulation of Inorgannic Particlesvia Miniemulsion Polymerization (Ⅲ)Characterization of Encapsulation[J ].J Polym Sci Part A ,2000,38:444124450.[6] Tang Ding 2sheng ,Y an Nian 2xi.Study on Encapsulation ofInorganic Powers with Polymer [J ].Polymer M aterials Science and Engineering ,1999,15(6):1012104.[7] Ober C K ,Lok K P.Formation of large MondisperseCopolymer Particles by Dispersion Polymerization [J ].M acromol ,1987,20(2):2682273.[8] Tseng C M ,Lu Y Y.Uniform Polymer Particles by Dis 2persion Polymerization in Alcohol [J ].J Polym Sci Part A Polym Chem ,1986,24(11):299523007.[9] Bourgeat 2Lami E ,Lang J.Encapsulation of InorganicParticles by Dispersion Polymerization in Polar Media[J ].Journal of Colloid and Interf ace Science ,1998,197:2932308.[10]Zan Ling ,Zhong Jia 2cheng ,Luo Qi 2rong.Influence Fac 2tors on Preparing Process of TiO 2Nanoscale Particles876武汉大学学报(理学版)第49卷[J ].Journal of Inorganic M aterials ,1999,14(2):2642270.[11]Hu Chun ,Wang Y i 2zhong ,Tang Hong 2xiao.Structure andPhotocatalytic Performance of Surface Bond 2Conjugated TiO 2/SiO 2Catalyst [J ].Chinese Journal of Catalysis ,2001,21(2):1852188(Ch ).[12]Y ang Hui ,Liu Tian 2hong.Studies on Electrocatalytic Per 2formance of Titanium Oxide Electrode Modified with Pt Toward the Oxidation of Methanol [J ].Chem J ChineseU niversities ,2000,21(8):128321287(Ch ).[13]Zhu Ling ,Sun Wen 2hua ,Li Z i 2long.Study on Organic/In 2organic Composite 2Supported Titanium Catalysts Using XPS [J ].Journal of Molecular Catalysis ,2001,15(6):4572459.[14]Erdem B ,Hunsicker R A ,Simmons G W.XPS andFTIR Surface Characterization of TiO 2Particles Used in Polymer Encapsulation [J ].L angm uir ,2001,17(9):266422669.Preparation of N anometer TiO 2/PS Composite ParticlesQIU Xiao 2qing ,ZH ONG Jia 2cheng ,LONG Zhen ,TIAN Li 2hong ,ZAN Ling ,G ONG Chu 2qing ,L U O Q i 2rong(College of Chemistry and Molecular Sciences ,Wuhan University ,Wuhan 430072,Hubei ,China ) Abstract :The organic 2inorganic composite particles which consist of an inorganic core surrounded by a polymer shell were successfully preparated by dispersion polymerization of styrene.The nanometer titanium dioxide particles were modified with coupling agent WD 270and dispersed in the medium applying the ultra 2sonic technique and then encapsulated by dispersion polymerization of styrene.The inorganic particles were entirely contained in the polystyrene micro 2spheres as evidenced by TEM.It is shown that some polystyrene (PS )chains are chemically bonded to the nanometer titanium dioxide particles through the coupling agent WD 270as evi 2denced by F TIR ,XPS.K ey w ords :dispersion polymerization ;core 2shell morphology ;nanometer TiO 2976第6期邱晓清等:聚苯乙烯/纳米TiO 2复合粒子的制备。
