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1、清 华 大 学毕业设计说明书(论文)作 者:吴文宏学 号：0858290105学院(系):化工学院专 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
2、，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Title Systh
3、esis of Nano hollow silica and the application in the preparation of the eggshell-shaped catalystAbstractThis article prepares hollow SiO2 nanoparticles with the template one step method, using tetraethyl orthosilicate (TEOS) as the silica source, ammonia water as the catalyst, polyvinylpyrrolidone
4、(PVP) functionalized polystyrene as the templates .The basic performaces of SiO2 powder has been characterized by means of TEM,XRD,BET and FTIR . First, using styrene as the monomer, ammonium persulfate as the initiator, polyvinylpyrrolidone( PVP) as the stabilizer, prepares PVP functionalized polys
5、tyrene microspheres(PVP/PS),which average size is 90nm. In ethanol/ammonia water medium , hydrolyzation and condensation of TEOS were completed, SiO2 shells were built around the PVP/PS templates , meanwhile PS nuclears were dissolved ,obtained hollow silica microspheres .The main factor influencing
6、 for the morphology and productivity of SiO2 as the amount of ammonia water, TEOS and reaction time etc were investigated. Using Nano hollow silica as Li3PO4 catalyst carrier, Li3PO4/SiO2 as the catalyst in the isomerization of propylene oxide, analyzes catalytic effects and compares with catalyst w
7、hich using silica gel as the carrier. The results show that using Nano hollow silica instead of silica gel as the catalyst carrier, improving the conversion rate of propylene oxide and the selectivity of ally alcohol, reducing the selectivity of by-products and the reaction temperature .Keywords: Na
8、no hollow silica Template method Characterization Propylene oxide 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11.2 纳米材料的特性11.2.1 小尺寸效应11.2.2 表面效应21.2.3 宏观量子隧道效应21.2.4 量子尺寸效应21.3 空心球结构纳米材料的研究和发展现状21.4 空心球结构纳米材料的制备31.4.1 模板法31.4.2 喷雾干燥法31.4.3 层层自组装法41.4.4 超声波法41.4.5 模板-界面反应法51.4.6 微乳液法51.5 空心纳米二氧化
9、硅微球的制备方法及研究现状51.5.1 溶胶-凝胶法51.5.2 微乳液法61.5.3 沉淀法61.6 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71.6.2 在新型材料领域的应用71.6.3 在医学和生物领域的应用71.6.4 在化学领域的应用71.7 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92.1 引言92.2 实验部分9 2.2.1 实验试剂92.2.2 实验设备92.2.3 实验过程10 2.3 反应机理11 2.3.1 SiO2形成机理112.3.2 空心二氧化硅微球的形成112.4 空心球的结构表征方法122.4.1 扫描电镜（SEM）122.4.2 透射电子显微镜（TEM）122.4.3 比表面分析（BET）122.4.4 X-射线衍射（XRD）132.4.5 红外光谱-FTIR分析132.4.6 热重分析（TG）132.5 实验结果与讨论132.5.1 显微形貌分析132.5.2 比表面分析（BET）142.5.3 X-射线分析（XRD）152.5.4 红外谱图分析（FTIR）152.5.5 热重分析172.6生成SiO2的影响因素 17
