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摘 要

在过去的几十年中，材料科学不断朝着交叉领域的方向发展。在众多杂化材料中，核壳材料因其组成、大小和结构排列的不同而具有光、电和化学等特性，近年来倍受科学家的关注。核壳材料一般由中心的核以及包覆在外部的壳组成。核壳部分可由多种材料组成，包括高分子、无机物和金属等。广义的核壳材(core-shell)不仅包括由相同或不同物质组成的具有核壳结构的复合材料，也包括空(hollow sphere)，微胶囊(microcapsule)等材料。核壳材料融合了材料各组分本身的优点，在众多领域有着广阔的应用前景，已经成为纳米材料科学研究的重要组成部分。

本文通过对文献资料的查阅，介绍了核壳材料的定义和性能。本文主要研究的是以四氧化三铁为核，二氧化硅为壳，表面覆有聚苯乙烯的磁性复合微球的制备及性质表征。主要利用水热法制备四氧化三铁磁性微球，再通过改进的Stöber法合成Fe₃O₄@SiO₂，最后利用MPS对微球表面进行改性，合成Fe₃O₄@SiO₂@PS磁性微球。最后用红外波谱分析（FT-IR）、扫描电镜分析（SEM）、透射电子显微镜分析（TEM）和X射线衍射分析（XRD）对产品进行表征。

关键词：核壳材料 Fe₃O₄@SiO₂微球 聚苯乙烯

Preparation and Properties characterization of Fe₃O₄ @ SiO₂ @ PS core-shell materials

ABSTRACT

In the past few decades, the field of materials science constantly moving to the crossing direction. In recent years, because core-shell materials has optical, electrical and chemical properties for the composition, size and arrangement of different structures, so scientists pay much attention of it among hybrid material. Core-shell materials are generally covered by the nucleus inside as well as the shell outside. Core-shell portion can be composed of a variety of materials, including polymers, inorganic materials and metals. Generally, core-shell material (core-shell) includes not only the composite material with a core-shell structure, but also including empty (hollow sphere), microcapsules (microcapsule) and other materials. Core-shell material combines the advantages of the material components and has become an important part of nanomaterials science, having broad application in many areas.

Based on the documentation of inspection, it introduces the definition and performance of core-shell materials. The research mainly introduces the preparation and property characterization of Magnetic Composite Microspheres composed of core based on Fe₃O₄@SiO₂ and housing based on PS. We produce iron oxide magnetic beads by Hydrothermal method, and Fe₃O₄@SiO₂ by modified Stöber method. Then, we use MPS complete the surface modification of microsphere and synthesize Fe₃O₄@SiO₂@PS magnetic microspheres. Finally, we characterize the product by X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM) and infrared Pope analysis (IR).

Key words: core-shell materials; Fe₃O₄@ SiO₂Microspheres; nanometer materials

目 录

摘 要 I

ABSTEACT II

第一章 绪论 1

1.1 核壳材料 1

1.1.1 概述 1

1.1.2 核壳材料的制备和分类 1

1.2 核/壳材料的应用 3

1.2.1 催化领域 3

1.2.2 药物控制释放 3

1.2.3 光学晶体 4

1.2.4 微传感器 4

1.2.5 制备响应性微球 4

1.3 磁性复合微球 5

1.3.1磁性复合微球的介绍 5

1.3.2磁性复合微球的制备 5

1.4 本文的研究意义和内容 7

第二章 实验与表征部分 8

2.1 化学试剂仪器 8

2.1.1 化学试剂 8

2.1.2 实验仪器 8

2.2 Fe₃O₄的制备 9

2.3 Fe₃O₄@SiO₂的制备 9

2.3.1 Fe₃O₄@SiO₂的制备 9

2.3.2用MPS对Fe₃O₄@SiO₂进行改性 10

2.4 Fe₃O₄@SiO₂@PS的制备 10

2.5样品的表征 10

2.5.1 红外FT-IR 10

2.5.2 扫描电镜SEM 10

2.5.3 透射电镜TEM 11

2.5.4 X射线衍射XRD 11

第三章 结果与讨论 12

3.1 红外（FT-IR）分析 12

3.2 扫描电镜（SEM）分析 13

3.3 透射电镜（TEM）分析 13

3.4 X射线衍射（XRD）分析 14

3.5 本章小结 15

第四章 结论与展望 17

4.1 结论 17

4.2 展望 17

参考文献 18

致 谢 20

第一章 绪论

1.1 核壳材料

1.1.1 概述

核壳材料一般由中心的核以及包覆在外部的壳组成。核壳部分材料可以是高分子、无机物和金属等。随着核壳材料的不断发展，其定义变得更加广泛。对于核与壳由两种不同物质通过物理或化学作用相互连接的材料，都可称为核壳材料。广义的核壳(core-shell)材料不仅包括由相同或不同物质组成的具有核壳结构的复合材料，也包括空心球（hollow spheres）、微胶囊（microcapsules）等材料。

核壳材料外貌一般为球形粒子，也可以是其它形状。包覆在粒子外部的壳可以改变核材料的表面性质，并赋予粒子光、电、磁、催化等特性，如改变粒子表面电荷、赋予粒子功能性、增强表面反应活性、提高粒子稳定性并防止核与外部介质发生物理或化学作用等。

1.1.2 核壳材料的制备和分类

1.1.2.1硬模板法^[1]

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