【摘要】：單分散多孔微球的制備方法較多,有乳液聚合法、模板法、自組裝法、噴霧干燥法等。然而這些方法較難控制微球的直徑和微觀結(jié)構(gòu),因此具有很大的局限性。微流控芯片制備微球的方法保留了乳液聚合法的優(yōu)點(diǎn),同時(shí),又克服了分散性差的問(wèn)題。此外,微球的形態(tài)可以很容易地調(diào)整。通過(guò)改變微流控芯片的通道結(jié)構(gòu),我們可以獲得結(jié)構(gòu)各異的單分散微球材料。本論文綜合微流控芯片與單分散多孔微球的優(yōu)點(diǎn),利用單級(jí)和對(duì)沖兩種結(jié)構(gòu)的微流控芯片制備了多孔SiO_2微球和多孔金屬微球,并分別用于水油分離和催化反應(yīng),均達(dá)到良好效果。主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)利用微流控芯片制備了一系列單分散多級(jí)孔結(jié)構(gòu)Si O_2微球。微液滴中SiO_2溶膠通過(guò)發(fā)生相分離產(chǎn)生多孔結(jié)構(gòu),因此論文研究了收集相溶液不同時(shí)對(duì)微球孔結(jié)構(gòu)的影響,結(jié)果表明水是使微球產(chǎn)生相分離的必要條件;研究了兩相流體(連續(xù)相和分散相)流速比變化、不同的收集溶劑和煅燒溫度對(duì)微球結(jié)構(gòu)的影響;通過(guò)調(diào)節(jié)兩相流速,可以得到不同尺寸的微液滴,制備的微球直徑可以在148μm-940μm之間變化。微球的比表面積和孔體積分別達(dá)到495 m~2 g~(-1)和0.6068 ml g~(-1),并且所制得的微球具有大孔和介孔的多級(jí)孔結(jié)構(gòu)。不同的煅燒溫度會(huì)對(duì)微球的浸潤(rùn)性產(chǎn)生影響,450?C煅燒會(huì)導(dǎo)致微球表面疏水。Fe_3O_4納米粒子加入到硅溶膠中可以形成磁性微球,此時(shí)微球的孔結(jié)構(gòu)基本保持不變。該磁性多孔微球可以吸附其自身重量3.29倍的甲苯;除甲苯外,磁性多孔微球?qū)σ恍┏Ｒ?jiàn)油類都有較好的吸附作用,外加磁場(chǎng)可以將已吸附油的微球從水面輕易去除。微球可以被回收并重復(fù)利用超過(guò)10次。(2)擴(kuò)散是評(píng)價(jià)多相反應(yīng)中多孔催化劑性能的重要因素之一,而具有多孔結(jié)構(gòu)的中空微球可以顯著改善球形催化劑的傳質(zhì)過(guò)程,這種微球在無(wú)機(jī)合成領(lǐng)域有著重要作用。本論文將微流控技術(shù)與無(wú)電沉積相結(jié)合,制備得到多孔結(jié)構(gòu)的空心Cu和CuO_x微球。這些微球具有可控制的直徑(100μm-400μm)和外殼厚度(10μm-60μm)。數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,空心結(jié)構(gòu)有利于促進(jìn)多相反應(yīng)中的擴(kuò)散過(guò)程,從而提高催化劑利用率。Cu和CuO_x微球分別用于催化流動(dòng)反應(yīng)器中的加氫反應(yīng)和類芬頓反應(yīng),反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到95%以上,并且催化劑可以在較長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間內(nèi)保持反應(yīng)活性。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB383.4

【參考文獻(xiàn)】

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1 王宏;多孔材料的自組裝合成及傳感性質(zhì)研究[D];大連理工大學(xué);2016年

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本文編號(hào)：2636144