Nghiên cứu tổng hợp nano polystyrene cho khuôn cứng vật liệu silica rỗng

LỜI CẢM ƠN

LỜI CAM ĐOAN

1. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN

1.1. Vật liệu silicate rỗng

1.1.1. Giới thiệu vật liệu

1.1.2. Tính chất và ứng dụng

1.1.2.1. Vật liệu cách nhiệt

1.1.2.2. Vận chuyển thuốc

1.1.2.3. Lưu trữ năng lượng

1.1.2.4. Khả năng tạo lớp phủ

1.1.2.5. Triển vọng trong tương lai

1.1.3. Phương pháp tổng hợp

1.1.4. Kiểm soát quá trình phản ứng để tổng hợp PS@SiO2

1.1.4.1. Trạng thái điện tích và pH

1.1.4.2. Ổn định trong dung dịch

1.2. Giới thiệu nano polystyrene

1.2.1. Tầm quan trọng của nano PS trong ứng dụng làm khuôn cứng của vật liệu nano silicate rỗng

1.2.2. Tính chất và ứng dụng

1.2.3. Phương pháp tổng hợp

1.2.3.1. Lý do chọn phương pháp kết tủa nano

1.2.3.2. Phương pháp kết tủa nano

1.2.3.2.1. Phương pháp kết tủa nano áp dụng kỹ thuật phân tán nhỏ giọt

1.2.3.2.2. Phương pháp kết tủa nano áp dụng kỹ thuật lọc qua màng

1.2.3.3. Phương pháp tổng hợp acid silicic bằng phương pháp trao đổi ion qua cột

1.2.3.3.1. Cơ sở tạo silicic acid từ sodium silicate bằng nhựa trao đổi cation

2. CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Phương tiện nghiên cứu

2.1.1. Nguyên vật liệu

2.1.2. Thiết bị sử dụng

2.2. Các phương pháp thực hiện

2.2.1. Kết tủa lại PS thu hồi

2.2.1.1. Quy trình thực nghiệm

2.2.1.2. Thuyết minh quy trình

2.2.2. Tổng hợp khuôn cứng nano polystyrene

2.2.2.1. Quy trình thực nghiệm

2.2.2.2. Thuyết minh quy trình

2.2.2.3. Quá trình khảo sát

2.2.3. Tổng hợp acid silicic từ sodium silicate

2.2.3.1. Quy trình thực nghiệm

2.2.3.2. Thuyết minh quy trình

2.2.4. Tổng hợp PS@SiO2

2.2.4.1. Quy trình thực nghiệm

2.2.4.2. Thuyết minh quy trình

2.2.4.3. Quá trình khảo sát

2.2.5. Loại bỏ khuôn cứng hình thành HSSN

2.2.5.1. Quy trình thực hiện

2.2.6. Các phương pháp phân tích hóa lý sử dụng trong nghiên cứu

2.2.6.1. Phương pháp phân tích kích thước hạt (DLS)

2.2.6.2. Phương pháp đo điện thế Zeta

2.2.6.3. Phương pháp đo phổ hồng ngoại (FTIR)

2.2.6.4. Phương pháp chụp kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM)

2.2.6.5. Phương pháp phân tích nhiệt quét vi sai (DSC)

3. CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

3.1. Kết quả khảo sát tổng hợp khuôn cứng nano PS

3.1.1. Ảnh hưởng của quá trình kết tủa lại PS

3.1.2. Ảnh hưởng tốc độ khuấy trộn

3.1.2.1. Đối với thiết bị khuấy từ

3.1.2.2. Đối với thiết bị đồng hóa

3.1.3. Ảnh hưởng nồng độ CTAB

3.1.3.1. Đối với thiết bị khuấy từ

3.1.3.2. Đối với thiết bị đồng hóa

3.1.4. Đánh giá mức độ ảnh hưởng của khuấy từ và đồng hóa

3.2. Kết quả thế Zeta đánh giá tính chất bề mặt khuôn cứng

3.3. Kết quả khảo sát điều điện tổng hợp acid silicic

3.4. Kết quả khảo sát tổng hợp PS@SiO2

3.4.1. Kết quả FTIR của PS và CTAB trong quá trình tổng hợp

3.4.2. Sử dụng nguồn silicate từ TEOS

3.4.3. Sử dụng nguồn silica từ acid silicic

3.4.3.1. Kết quả khảo sát ảnh hưởng nồng độ CTAB

3.4.3.2. Kết quả khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ và tốc độ cấp acid silicic

3.4.3.3. Kết quả khảo sát ảnh hưởng nồng độ PS và nhiệt độ

3.4.3.4. Kết quả khảo sát ảnh hưởng nồng độ acid silicic

3.4.3.5. Kết quả khảo sát ảnh hưởng môi trường pH

3.5. Kết quả khảo sát loại bỏ khuôn cứng tạo thành HSSN bằng phương pháp nung

3.6. Đánh giá hình thái cấu trúc HSSN

3.6.1. Kết quả đánh giá cấu trúc HSSN từ nguồn silicate là TEOS

3.6.2. Kết quả đánh giá cấu trúc HSSN từ nguồn silicate là acid silicic

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về tổng hợp nano polystyrene cho khuôn cứng silica rỗng

Nghiên cứu tổng hợp nano polystyrene đã trở thành một lĩnh vực quan trọng trong ngành vật liệu. Việc ứng dụng nano polystyrene làm khuôn cứng cho vật liệu silica rỗng không chỉ giúp cải thiện tính chất cơ học mà còn mở ra nhiều cơ hội mới trong sản xuất. Vật liệu silica rỗng có nhiều ứng dụng trong công nghiệp, từ lưu trữ năng lượng đến vận chuyển thuốc. Sự kết hợp giữa nano polystyrene và silica rỗng hứa hẹn sẽ tạo ra những sản phẩm có tính năng vượt trội.

1.1. Ứng dụng của vật liệu silica rỗng trong công nghiệp

Vật liệu silica rỗng được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như lưu trữ năng lượng, vận chuyển thuốc và làm vật liệu cách nhiệt. Những ứng dụng này cho thấy tiềm năng lớn của vật liệu trong việc cải thiện hiệu suất sản xuất.

1.2. Tính chất nổi bật của nano polystyrene

Nano polystyrene có tính chất vật lý đặc biệt như khả năng chịu nhiệt và chống mài mòn. Những tính chất này làm cho nó trở thành một lựa chọn lý tưởng cho việc làm khuôn cứng cho vật liệu silica rỗng.

II. Thách thức trong việc tổng hợp nano polystyrene cho khuôn cứng

Mặc dù có nhiều lợi ích, việc tổng hợp nano polystyrene vẫn gặp phải một số thách thức. Các yếu tố như kích thước hạt, sự phân bố kích thước và hiệu quả của quá trình tổng hợp cần được tối ưu hóa. Những thách thức này ảnh hưởng đến chất lượng và hiệu suất của khuôn cứng được tạo ra.

2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến kích thước hạt nano polystyrene

Kích thước hạt nano polystyrene có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như tốc độ khuấy trộn, hàm lượng chất hoạt động bề mặt và phương pháp tổng hợp. Việc kiểm soát các yếu tố này là rất quan trọng để đạt được kích thước hạt mong muốn.

2.2. Sự phân bố kích thước hạt và ảnh hưởng đến chất lượng

Sự phân bố kích thước hạt không đồng nhất có thể dẫn đến hiệu suất kém trong việc tạo ra khuôn cứng. Cần có các phương pháp tối ưu hóa để đảm bảo sự đồng nhất trong kích thước hạt.

III. Phương pháp tổng hợp nano polystyrene hiệu quả

Để tối ưu hóa quá trình tổng hợp nano polystyrene, nhiều phương pháp khác nhau đã được nghiên cứu. Phương pháp kết tủa nano là một trong những phương pháp phổ biến nhất. Phương pháp này cho phép kiểm soát kích thước và sự phân bố kích thước hạt một cách hiệu quả.

3.1. Phương pháp kết tủa nano polystyrene

Phương pháp kết tủa nano cho phép tạo ra hạt polystyrene với kích thước nhỏ và đồng nhất. Quá trình này bao gồm việc sử dụng dung môi và chất hoạt động bề mặt để kiểm soát kích thước hạt.

3.2. Tối ưu hóa điều kiện tổng hợp

Việc tối ưu hóa các điều kiện như tốc độ khuấy trộn và hàm lượng chất hoạt động bề mặt là rất quan trọng. Những điều kiện này ảnh hưởng trực tiếp đến kích thước và sự phân bố kích thước của hạt nano polystyrene.

IV. Ứng dụng thực tiễn của nano polystyrene trong khuôn cứng

Nano polystyrene không chỉ được sử dụng trong nghiên cứu mà còn có nhiều ứng dụng thực tiễn trong sản xuất. Việc sử dụng nano polystyrene làm khuôn cứng cho vật liệu silica rỗng đã cho thấy hiệu quả cao trong việc cải thiện tính chất cơ học và độ bền của sản phẩm.

4.1. Tăng cường hiệu suất sản xuất

Việc sử dụng nano polystyrene làm khuôn cứng giúp tăng cường hiệu suất sản xuất vật liệu silica rỗng. Sản phẩm cuối cùng có tính chất vượt trội hơn so với các phương pháp truyền thống.

4.2. Tiềm năng trong các lĩnh vực khác

Ngoài việc sử dụng trong sản xuất vật liệu silica rỗng, nano polystyrene còn có tiềm năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác như y tế và công nghệ nano.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu tổng hợp nano polystyrene cho khuôn cứng vật liệu silica rỗng đã mở ra nhiều cơ hội mới trong ngành công nghiệp vật liệu. Những kết quả đạt được cho thấy tiềm năng lớn của vật liệu này trong việc cải thiện hiệu suất sản xuất và chất lượng sản phẩm.

5.1. Tương lai của vật liệu nano polystyrene

Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, vật liệu nano polystyrene hứa hẹn sẽ có nhiều ứng dụng mới trong tương lai. Nghiên cứu thêm về tính chất và ứng dụng của nó là cần thiết.

5.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo

Các nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình tổng hợp và mở rộng ứng dụng của nano polystyrene trong các lĩnh vực khác nhau.

Khảo sát điều kiện tổng hợp nano polystyrene ứng dụng làm khuôn cứng cho vật liệu silica rỗng