聚苯乙烯微球的制备及其催化性能的研究
聚苯乙烯微球的制备及其催化性能的研究
聚苯乙烯微球具有诸多优点,如球形度好,粒径均一且可控、比表面积大,表面易改性等。聚苯乙烯微球表面改性后表面存在羧基、氨基或者羟基等活性基团,使之易于与酶、蛋白质、核酸以及催化剂等结合,使之在生物、化学、材料、医学等方面的应用更加广泛。纳米银是一种具有较高表面活性和催化性能的贵金属材料,在污染物催化降解以及光催化制氢等方面发挥着非常重要的作用。将纳米银粒子负载到表面功的聚苯乙烯微球表面,制备出核/壳型高分子微球,可以大大提高贵金属材料的利用率,节约成本。本文以聚苯乙烯微球为研究对象,先以分散聚合法制备粒径均一的聚苯乙烯微球,细致讨论了聚
合工艺过程中不同原料用量对于聚苯乙烯微球形貌以及粒径的影响,采用浓硫酸直接磺化法对微球表面进行改性,制备磺化聚苯乙烯微球,并探究了磺化聚苯乙烯微球的催化性能。最后制备出磺化聚苯乙烯/纳米银复合微球,并讨论了其在催化还原亚甲基蓝中的应用情况。主要研究成果如下:（1）以苯乙烯为单体,偶氮二异丁腈为引发剂,聚乙烯吡咯烷酮为分散剂,无水乙醇与水作为分散介质,采用分散聚合制
备聚苯乙烯微球。在苯乙烯用量为15 mL,偶氮二异丁腈用量为0.3 g,聚乙烯吡咯烷酮用量为1.5 g,分散介质的醇水比为90:10的条件下,所制备的聚苯乙烯微球粒径分布最窄。（2）采用浓硫酸对聚苯乙烯微球进行表面改性,在磺化时间为5 h,磺化温度为50℃的反应条件下,微球表面酸量最高为0.750 mmol/g,并在催化乙酸与乙醇的酯化反应中,表现良好的催化性能。当酯化温度为60℃,酯化时间为5 h,醇酸
摩尔比为2:1,催化剂用量为7%时,乙酸的酯化率达到69%。（3）在反应温度为70℃、时间为8 h的条件下,用化学还原法制备了单分散性较好,纳米银粒子包覆均匀的磺化聚苯乙烯/纳米银（SPS/Ag）复合微球。通过改变还原剂的用量,发现随着还原剂用量的增加,SPS微球表面沉积的纳米银粒子逐渐增多,在还原剂为3 mL时制备的SPS/Ag复合微球的形貌最好。通过催化NaBH4还原亚甲基蓝（MB）的对比实验,结果表明SPS/Ag复合微球能够在较短时间内催化NaBH4还原MB溶液,并且复合微球表面银含量越高,催化速率越快。因此,SPS/Ag复合微球可以用于催化NaBH4还原MB,并且具有很好的催化活性和较高的重复利用率。