空心微球研究进展

空心微球由于具有独特的中空结构,因而在很多领域都有应用。近30年来,空心微球受到了越来越多的关注。本文主要介绍了空心微球常用的制备方法及工艺流程。     

亚微米Fe包Co空心微球的制备

研究了一种制备Fe包Co空心微球的新方法.以纳米铁粒子为模板,水合肼为还原剂,通过化学镀制备出具有核-壳结构的Co包Fe纳米粒子,用HCl溶去Fe核制备出空心Co微球,以空心Co微球为模板,NaBH4为还原剂,通过化学镀Fe制备了亚微米Fe包Co的空心微球.研究发现,在化学镀Fe过程中,Fe包Co空心微球之间极易形成硬黏结,通过降低反应物浓度和反应温度,增大反应液pH值抑制镀液中Fe粒子的独立形核,则可明显防止Fe包Co空心微球之间硬黏结的发生.     

中空二氧化硅微球的制备及其在超声成像中的应用研究

具有空心结构的纳米/微米二氧化硅微球由于其独特的性质,受到了广泛的关注,成为国内外科学家的研究热点.简要总结了中空二氧化硅微球的制备方法,对其在超声成像领域的研究进展进行了介绍,并对该领域的发展前景做出了展望,为其进一步研究提供了参考.     

单分散C/ZnO/ZnS复合空心微球及其颗粒薄膜的制备与表征

以磺化聚苯乙烯(SPS)微球为模板,通过在其表面包覆ZnO壳层然后部分离子置换硫化,得到了单分散SPS/ZnO/ZnS复合空心微球,并以油-水界面自组装法制备了SPS/ZnO/ZnS复合空心微球薄膜,在氩气气氛下煅烧,分别得到了形貌规整的单分散C/ZnO/ZnS复合空心微球粉末和致密的C/ZnO/ZnS复合空心微球颗粒薄膜.以TEM,SEM,XRD,EDS,HRTEM,紫外-可见光谱等对空心微球及薄膜的形貌、组成和结构进行了表征.结果表明,无定型C、六方纤锌矿ZnO和闪锌矿ZnS在空心微球壳层均匀分布.与ZnO空心微球颗粒薄膜相比,ZnS的复合使得C/ZnO/ZnS空心微球薄膜在紫外区的吸收性能有一定提高.     

空心SnO_2纳米球的光催化降解性能

采用水热法制备空心SnO_2纳米球,通过与传统实心SnO_2微球光催化性能的对比,研究空心SnO_2纳米球光催化性能的特殊性.由N2吸脱附测试得出,空心SnO_2纳米球的比表面积为102.7m2/g,而实心SnO_2微球的比表面积只有23.4 m2/g.空心SnO_2纳米球在紫外光照射时间90min时可完全降解浓度20mg/L的甲基橙溶液,而传统实心SnO_2微球在同样条件下降解甲基橙溶液后剩余率为41.3%.结果表明,相比传统实心SnO_2微球,空心SnO_2纳米球光催化降解性能明显提高,空心SnO_2纳米球所具有的高比表面积是光催化性能提高的主要原因.     

对空心玻璃微球强度的研究

本文利用撞击感度落锤仪等仪器,实验研究了空心玻璃微球和漂珠在流体介质中受到普通冲击压力、冲击波和静压力作用时的相对强度。评价了空心玻璃微球在生产及应用于乳化炸药过程中的抗压性。     

CL-20空心微球的微流控制备及其表征

利用微流控技术,以2%聚乙烯醇溶液为连续相,CL-20乙酸乙酯溶液为分散相,成功制备CL-20空心微球,研究了连续相流速和分散相浓度对CL-20空心微球颗粒形貌和粒径的影响。通过扫描电子显微镜观察到所制备的CL-20为缺口型空心微球,平均粒径大小在60～150μm之间,且粒径随连续相流速的增大而减小,随着分散相浓度减小而减小; X射线衍射分析结果表明CL-20空心微球晶型为α型;制备的CL-20空心微球DSC测试表明相转变(α→γ)温度为186. 30℃,热分解峰温为248. 77℃; CL-20空心微球的表观活化能提高了30 k J·mol-1,撞击感度相比于原料提高了80%,摩擦感度提高了24 N,机械感度显著降低。     

超顺磁性Fe3O4空心亚微球固定脂肪酶的研究

采用溶剂热法合成磁性亚微米球，并且利用扫描电镜、透射电镜、傅里叶红外光谱仪、X-射线衍射仪、振动样品磁强计等对合成样品进行了分析表征，结果表明所获样品为平均粒径为350nm的超顺磁性Fe₃O₄空心亚微球。对该样品进行了SiO₂包覆或氨基硅烷修饰，分别将Fe₃O₄空心亚微球、SiO₂包覆Fe₃O₄空心亚微球和氨基功能化Fe₃O₄空心亚微球作为固定化载体进行脂肪酶固定化。研究表明Fe₃O₄空心亚微球经SiO₂包覆或氨基功能化后对脂肪酶的固载量分别提高3.2和4.0倍，固定化酶比活力提高2.9和3.4倍。固定化的最优条件为pH6、25℃的条件下固定22h。     

合成条件对SiO_2介孔空心微球形貌及结构的影响

以十二胺为主模板剂、聚乙二醇1000为辅助模板剂合成了具有介孔孔壁、比表面积高达951m2/g的空心二氧化硅微球(HSSM).考察了温度、浓度、溶剂等合成条件对HSSM结构及形貌的影响.实验结果表明:合成温度及溶剂对HSSM的结构及形貌影响显著;最佳的水/乙醇体积比为5∶2,此条件下可得到外表光滑、有序度高的空心微球;水/乙醇体积比高于6∶1时,空心微球形貌不规整,有序度也较低;水/乙醇体积比低于4∶3时,得到有序度良好的褶皱状形貌介孔材料;最佳的合成温度约为30～40℃,低于该温度时合成的样品难以形成空心微球结构,而高于该温度时空心微球结构将受到破坏;混合模板剂浓度增加到0.038mol/L及以上时,可以得到空心微球,否则只能得到实心微球.     

SiO2-Al2O3/HA空心微球的制备及相关机理研究

采用化学沉积技术在SiO2-A12O3空心微珠表面沉积羟基磷灰石获得SiO2-A12O3/HA空心微球.结果表明羟基磷灰石以颗粒状均匀地沉积在空心微珠表面,且所得微球仍具有理想的球形结构;SiO2-Al2O3/HA空心微球中除构成SiO2-A12O3空心微珠的主要组分(3Al2O3·2SiO2、SiO2)及羟基磷灰石外...     

电子束蒸发制备碳化硼球面涂层的表面氧化研究

利用电子束蒸发技术沉积制备了碳化硼微球涂层,将微球涂层依次经退火和稀硫酸腐蚀处理后得到碳化硼空心微球,并借助XRD和SEM对碳化硼微球涂层的表面氧化问题进行了研究.XRD结果显示当衬底温度在120℃附近时,碳化硼涂层部分被晶化;对退火前后和酸腐蚀后的微球涂层进行SEM分析,结果表明,退火前的涂层表面部分被氧化成B2O3,退火后B2O3覆盖在涂层表面,酸腐蚀可以去掉B2O3,得到表面光洁的碳化硼空心微球.     

Fe2O3空心微球的制备

用丙烯酸、氨水作缓冲络合剂,以氨水作沉淀剂,制备Fe2O3空心微球的先驱体;通过真空喷雾干燥、火焰喷烧方法制备直径约为20 μm Fe2O3空心微球.     

PdO/ZnO空心微球的合成及其在CH_4催化氧化中的应用研究

采用溶剂热法,在硝酸锌和醋酸锌摩尔比为1∶5时合成ZnO空心微球,并以此为载体,采用光沉积焙烧两步法对其进行PdO的负载,得到PdO/ZnO空心微球复合材料。通过X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线光电子能谱对材料进行了表征。结果表明,粒径在3 nm左右的PdO纳米颗粒以21.7%的分散度均匀负载于ZnO空心微球表面,PdO负载率达100%。在复合材料的催化作用下,CH_4在420℃即可实现100%转化,且PdO/ZnO空心微球经过5次性能循环测试都没有任何失活迹象。     

超顺磁性Fe3O4@SiO2空心亚微球的制备及其在质粒DNA分离纯化中的应用

采用溶剂热法合成超顺磁性空心亚微球,然后通过正硅酸乙酯水解-聚合反应,在亚微球表面包覆SiO₂,形成核壳结构Fe₃O₄@SiO₂空心亚微球。以该Fe₃O₄@SiO₂亚微球为分离介质,实现了大肠杆菌（E. coli）质粒DNA的高效、快速分离。     

孔径对空心玻璃微球力学性能的影响

为实现大分子气体的充入,对空心玻璃微球(HGM)开孔使分子半径较大的Ar气从微孔进入球内,再对微孔进行封胶处理。空心玻璃微球表面的微孔将导致其力学性能(耐压强度)发生改变。运用扫描电子显微镜观察微孔周边形貌并对封胶后的HGM进行了耐压强度测试。结果表明:开孔后,空心玻璃微球孔口处完好,未出现微裂纹,随着孔径的改变,其耐压强度有所差异,当孔径为15μm时,空心玻璃微球的耐压强度降低量最小,其减少值为11.9%;利用有限元分析法对不同孔径的HGM在外压下所受应力进行模拟,模拟结果表明微球的加工孔径越小,其所受应力越小,与实验结果相吻合。     

TiO2空心微球的制备及其在模拟太阳光下光催化降解罗丹明B活性

以钛酸丁酯为反应原料、油胺为模板剂,采用溶剂热法制备了TiO2空心微球.通过XRD、SEM、TEM、HR-TEM、N2吸附-脱附实验及FT-IR对其晶体结构、形貌、表面性质及比表面积进行了表征.在模拟太阳光下研究了TiO2对罗丹明B的光催化降解活性,并与商品TiO2(P25)的活性相比较.结果表明,空心微球为纯相锐钛矿型TiO2,球的直径处于2-5 μm之间,构成微球的初级粒子的平均粒径为10.7 nm,BET比表面积为42.95 m2/g.所制备的TiO2空心微球在2h内对罗丹明B溶液的光降解率达72％.因粒径较大而使其不易团聚,且极易回收,有利于实际应用.     

SiO_2空心微球及其丙烯酸树脂复合薄膜的光学性能

以聚合物模板法合成了粒径介于200~2 000 nm之间的SiO_2空心微球(h-SiO_2),并将h-SiO_2加入到丙烯酸树脂中形成复合薄膜,分别测试了空心微球及复合薄膜的紫外-可见-近红外区内的光学性能.以TEM、SEM、紫外-可见-近红外光谱仪等仪器对空心微球的结构、形貌及光学性能进行了表征,详细讨论了h-SiO_2的粒径,表面粗糙度对光学性能的影响.应用FDTD(时域有限差分法)方法对光束在通过空心微球后的电场强度进行模拟计算,得到与实验数据吻合的模拟结果.研究表明,直径为900 nm、加入占单体3.9%的MTC时所得到的h-SiO_2光反射能力最强,对近红外和可见光的反射率达到85%以上,紫外光反射率也高于80%,并且加入此h-SiO_2的丙烯酸树脂复合膜遮盖力也较好,可见光区光透过率低于10%.     

MoS_2空心微球的制备、表征与光催化应用

采用水热法,以钼酸铵提供钼源,硫脲提供硫源,水作为反应溶剂,再加入乙酸、乙酸钠混合均匀,以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为表面活性剂来合成空心微球结构的MoS_2.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪对获得的样品进行形貌、结构和成分分析.以有机染料罗丹明B作为废水模型,在紫外灯照射下,研究具有空心微球结构的MoS_2的光催化性能.结果表明:这种具有空心微球结构的MoS_2,由于能够对紫外光进行多次反射和散射,大大提高了紫外光的利用效率,进而表现出了优异的光催化性能.     

采用EPMA确定微粒表面薄膜厚度的方法研究

本文探讨了一种采用电子微探针（EPMA）技术无损确定微粒表面薄膜厚度的方法.EPMA实验采用蒙特卡洛方法模拟,研究的样品为镀有Ni薄膜的空心玻璃微球和厚的Ni平板.采用蒙特卡洛方法获得了在不同入射电子能量和薄膜厚度情况下的k比例因子,空心玻璃微球上的Ni薄膜厚度可由k比例因子曲线得到,并讨论了误差等问题.     

反相细乳液法制备二氧化硅空心微球

利用反相细乳液法以硅酸四乙酯(TEOS)为硅源,成功制备了二氧化硅空心微球.对影响空心微球粒径大小、单分散性的影响因素如表面活性剂、硅源的用量,陈化过程中的搅拌速度进行了初步的探索.通过大量的实验,得出VTEOS=0.75mL,VTween80=200μL,VSpan80=400μL;在陈化搅拌阶段,先以v=600r/min的速度搅拌6h,然后以v=300r/min的速度搅拌6h,最终静置12h.在该条件下能够得到比较好的空心二氧化硅微球.