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聚苯乙烯球模板法合成氧化物纳米环

作　者: 叶琳
导　师: 别利剑；段月琴
学　校: 天津理工大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: TiO2纳米环聚苯乙烯球模板合成溶胶-凝胶法
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

近年来,各种各样的纳米环结构由于其独特新颖的物理、化学特性以及在未来纳米器件的潜在应用价值引起了人们的广泛注意。目前,已经有很多方法来制备金属,无机物及有机物纳米环。然而,这些方法在经济和技术等领域上有很多的局限性。本工作通过以聚苯乙烯乳胶球为模板在一定的条件下合成二氧化钛和二氧化硅纳米环结构,发展了一种新的简单易行的制备方法。1、采用微乳液聚合的方法制备聚苯乙烯乳胶球,并筛选出比较合适的乳化剂。根据乳化剂用量的不同,制备出了不同粒径的聚苯乙烯乳胶球。乳化剂用量越多,聚苯乙烯球的粒径在一定范围内越小。当苯乙烯单体与乳化剂的摩尔比约为180-270时,聚苯乙烯球的平均粒径约为80-160纳米。2、用溶胶-凝胶法制备了TiO₂溶胶,以聚苯乙烯球为模板与TiO₂溶胶混合制备了TiO₂纳米环,研究了试剂加入顺序、聚苯乙烯乳液与二氧化钛溶胶的体积比和热处理温度等实验条件对成功制备TiO₂纳米环结构的影响,得出制备TiO₂纳米环最佳的实验条件。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、X射线能谱仪及原子力显微镜对样品进行结构表征。扫描电子显微镜测试结果表明:二氧化钛纳米环的内径与选用的聚苯乙烯球的大小基本一致;XRD结果表明二氧化钛纳米环具有多晶锐钛矿相结构。3、根据制备TiO₂纳米环的原理,采用相似的方法以聚苯乙烯球作为模板尝试制备了SiO₂纳米环结构,并初步研究了实验条件对制备纳米环结构的影响。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-20
  1.1 纳米材料概述  9-12
    1.1.1 纳米材料的基本效应  9-12
      1.1.1.1 小尺寸效应  10
      1.1.1.2 量子尺寸效应  10-11
      1.1.1.3 表面与界面效应  11
      1.1.1.4 宏观量子隧道效应  11-12
  1.2 几种新型纳米材料简介  12-14
    1.2.1 纳米复合材料  12-13
    1.2.2 纳米生态环境材料  13-14
    1.2.3 纳米结构的巨磁电阻材料  14
  1.3 模板法制备纳米材料  14-17
    1.3.1 常用模板  15-16
      1.3.1.1 多孔氧化铝模板  15
      1.3.1.2 二氧化硅模板  15
      1.3.1.3 “径迹刻蚀”膜  15
      1.3.1.4 高聚物模板  15-16
    1.3.2 聚苯乙烯模板  16
    1.3.3 以聚苯乙烯球为模板制备纳米材料的研究进展  16-17
  1.4 具有纳米环结构材料的研究进展  17-19
  1.5 本论文研究意义和主要内容  19-20
第二章微乳液聚合法合成聚苯乙烯乳胶球  20-28
  2.1 实验仪器和试剂  20-21
  2.2 制备聚苯乙烯乳胶球（PS）的实验过程  21-22
  2.3 不同乳化剂制备的聚苯乙烯球及形貌表征  22
    2.3.1 采用苯磺酸钠作为乳化剂来合成聚苯乙烯球  22
    2.3.2 采用十二烷基硫酸钠作为乳化剂来合成聚苯乙烯乳胶球  22
  2.4 不同粒径聚苯乙烯乳胶球（PS）的制备及表征（SDS 为乳化剂）  22-27
  2.5 本章小结  27-28
第三章二氧化钛纳米环的合成及其表征  28-41
  3.1 实验药品与仪器  28-29
  3.2 TiO_2 溶胶的制备  29-30
  3.3 TiO_2 纳米环的制备及表征  30-40
    3.3.1 聚苯乙烯球模板的制备及表征  30-31
    3.3.2 试剂加入顺序对TiO_2 纳米环结构的影响  31-32
    3.3.3 聚苯乙烯球乳液与TiO_2 溶胶的体积比对TiO_2 纳米环结构的影响  32-34
    3.3.4 热处理温度对TiO_2 纳米环结构的影响  34-35
    3.3.5 TiO_2 纳米环的形貌、元素组成以及物相表征  35-38
    3.3.6 以不同粒径的聚苯乙烯球为模板制备 TiO_2 纳米环  38-40
  3.4 本章小结  40-41
第四章二氧化硅纳米环的制备及表征  41-46
  4.1 实验药品与仪器  41-42
  4.2 SiO_2 溶胶的制备  42-43
  4.3 SiO_2 纳米环的制备及表征  43-45
  4.4 本章小结  45-46
第五章结论  46-47
参考文献  47-53
附录  53-54
致谢  54-55

聚苯乙烯球模板法合成氧化物纳米环

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