毕业论文：纳米空心二氧化硅的合成及在蛋壳形催化剂制备的应用Word文档格式.doc

毕业论文：纳米空心二氧化硅的合成及在蛋壳形催化剂制备的应用Word文档格式.doc

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专业:

化学工程与工艺

题目:

纳米空心二氧化硅的合成及在蛋壳形

催化剂制备的应用

教授

马卫

指导者：

评阅者：

2012年06月

毕业设计说明书（论文）中文摘要

摘要

本文以正硅酸乙酯（TEOS）为硅源，氨水溶液为催化剂，聚乙烯吡咯烷酮（PVP）功能化的聚苯乙烯为模板，在乙醇介质中利用一步法制得纳米空心二氧化硅，并用TEM，XRD，BET，TG，FTIR等表征手段对SiO2粉体进行分析。

首先,以苯乙烯（St）为单体，过硫酸铵为引发剂，聚乙烯吡咯烷酮为分散剂，水为分散介质，单分散聚合法制备功能化的聚苯乙烯，可得到平均粒径为90nm的聚苯乙烯微球。

以这种微球为模板，在乙醇/氨水介质中，正硅酸乙酯发生水解和缩合，在聚苯乙烯微球包覆形成SiO2，同时PS核被溶解，得到纳米空心二氧化硅微球。

研究氨水用量，TEOS用量及反应时间等因素对二氧化硅微球形貌和产率的影响。

以空心纳米二氧化硅为Li3PO4催化剂载体，催化环氧丙烷的异构化，与以硅胶作为载体的Li3PO4催化剂的催化效果进行比较。

结果表明，使用空心球形二氧化硅代替硅胶作为催化剂载体可提高环氧丙烷转化率和烯丙醇的选择性，降低反应温度和副产物选择性。

关键词：

中空纳米二氧化硅模板法环氧丙烷烯丙醇

毕业设计说明书（论文）外文摘要

TitleSysthesisofNanohollowsilicaandtheapplicationinthepreparationoftheeggshell-shapedcatalyst

Abstract

ThisarticleprepareshollowSiO2nanoparticleswiththetemplateonestepmethod,usingtetraethylorthosilicate（TEOS）asthesilicasource,ammoniawaterasthecatalyst,polyvinylpyrrolidone（PVP）functionalizedpolystyreneasthetemplates.ThebasicperformacesofSiO2powderhasbeencharacterizedbymeansofTEM,XRD,BETandFTIR.

First,usingstyreneasthemonomer,ammoniumpersulfateastheinitiator,polyvinylpyrrolidone（PVP）asthestabilizer,preparesPVPfunctionalizedpolystyrenemicrospheres（PVP/PS）,whichaveragesizeis90nm.Inethanol/ammoniawatermedium,hydrolyzationandcondensationofTEOSwerecompleted,SiO2shellswerebuiltaroundthePVP/PStemplates,meanwhilePSnuclearsweredissolved,obtainedhollowsilicamicrospheres.ThemainfactorinfluencingforthemorphologyandproductivityofSiO2astheamountofammoniawater,TEOSandreactiontimeetcwereinvestigated.

UsingNanohollowsilicaasLi3PO4catalystcarrier,Li3PO4/SiO2asthecatalystintheisomerizationofpropyleneoxide,analyzescatalyticeffectsandcompareswithcatalystwhichusingsilicagelasthecarrier.TheresultsshowthatusingNanohollowsilicainsteadofsilicagelasthecatalystcarrier,improvingtheconversionrateofpropyleneoxideandtheselectivityofallyalcohol,reducingtheselectivityofby-productsandthereactiontemperature.

Keywords:

NanohollowsilicaTemplatemethodCharacterizationPropyleneoxide

本科毕业设计说明书（论文）第II页共II页

目次

第一章绪论 1

1.1纳米科学与纳米材料 1

1.2纳米材料的特性 1

1.2.1小尺寸效应 1

1.2.2表面效应 2

1.2.3宏观量子隧道效应 2

1.2.4量子尺寸效应 2

1.3空心球结构纳米材料的研究和发展现状 2

1.4空心球结构纳米材料的制备 3

1.4.1模板法 3

1.4.2喷雾干燥法 3

1.4.3层层自组装法 4

1.4.4超声波法 4

1.4.5模板-界面反应法 5

1.4.6微乳液法 5

1.5空心纳米二氧化硅微球的制备方法及研究现状 5

1.5.1溶胶-凝胶法 5

1.5.2微乳液法 6

1.5.3沉淀法 6

1.6空心纳米二氧化硅微球应用现状及发展前景 7

1.6.1在光电领域的应用 7

1.6.2在新型材料领域的应用 7

1.6.3在医学和生物领域的应用 7

1.6.4在化学领域的应用 7

1.7本课题的主要研究内容 8

第二章空心二氧化硅微球的制备与表征 9

2.1引言 9

2.2实验部分 9

2.2.1实验试剂 9

2.2.2实验设备 9

2.2.3实验过程 10

2.3反应机理 11

2.3.1SiO2形成机理 11

2.3.2空心二氧化硅微球的形成 11

2.4空心球的结构表征方法 12

2.4.1扫描电镜（SEM） 12

2.4.2透射电子显微镜（TEM） 12

2.4.3比表面分析（BET） 12

2.4.4X-射线衍射（XRD） 13

2.4.5红外光谱-FTIR分析 13

2.4.6热重分析（TG） 13

2.5实验结果与讨论 13

2.5.1显微形貌分析 13

2.5.2比表面分析（BET） 14

2.5.3X-射线分析（XRD） 15

2.5.4红外谱图分析（FTIR） 15

2.5.5热重分析 17

2.6生成SiO2的影响因素 17