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中空核—壳介孔二氧化硅材料的合成与表征

作　者: 范海涛
导　师: 赵修松
学　校: 青岛大学
专　业: 材料学
关键词: 介孔核壳结构空心材料二氧化硅形貌
分类号: TB383.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

近年来,随着环境问题以及生物科学的发展,越来越多的环境友好型材料引起人们广泛的关注,拥有特殊形貌结构以及良好特性的材料有望成为解决环境和能源问题的有效方式,其中尤以硅材料在最近的几年中有了迅猛的发展。在本文中,我们通过溶胶凝胶体系合成了MCM-41、SBA-15,并且通过改变条件制得球形产品,最终探索出一条简便可行的合成路线得到空心介孔二氧化硅材料,希望它同时拥有两种有趣材料的性能,并期望能够在染料吸附领域得以应用。我们使用TEOS为无机物前驱体,表面带正电的PS作为硬模板合成了中空介孔二氧化硅产品,经过焙烧之后得到拥有蠕虫状无规则介孔分布的二氧化硅壳结构,其孔径大约为2nm,最终的比表面积可以达到从192.43 m2／g到1515.53m2／g不等的产品,壳结构的厚度也可以在20到90之间进行调解,最终产品采用氮气吸附-脱附测试(BET)、扫描电子显微镜(SEM)、场发射扫描电镜(FESEM)、电子透射显微镜(TEM)等多种方法对中空介孔二氧化硅的合成及其性质进行了表征,最后,我们也使用紫外可见光谱(UV-vis)对产品吸附甲基蓝的能力进行了研究。

全文目录

摘要  2-3
Abstract  3-7
引言  7-8
第一章文献综述  8-33
  1.1 软化学在材料学中的发展  8-9
  1.2 多孔材料的分类  9
  1.3 微孔材料  9-14
    1.3.1 人造分子筛的合成  9-10
    1.3.2 晶化过程  10
    1.3.3 有机模板法  10-11
    1.3.4 有机物体系的作用  11
    1.3.5 模板效应  11-13
    1.3.6 分子筛的特性及其应用  13-14
  1.4 介孔材料  14-17
    1.4.1 介孔材料的合成  15-16
    1.4.2 MOS模板体系  16-17
  1.5 表面活性剂形貌的影响  17-20
    1.5.1 极性端的静电力作用  18-19
    1.5.2 基于MOS体系的有机胶化剂  19-20
  1.6 模板剂的选择  20-21
    1.6.1 聚合物模板剂  20
    1.6.2 嵌段共聚物模板剂  20-21
    1.6.3 其他纤维介质  21
  1.7 二氧化硅材料  21-31
    1.7.1 纯二氧化硅材料的骨架结构  22-23
    1.7.2 掺杂金属的混合体系  23-24
    1.7.3 二氧化硅材料形貌及表面修饰  24-25
    1.7.4 形成机理  25-31
      1.7.4.1 液晶模板(LCT)方法  26-27
      1.7.4.2 协作自组装路途  27-28
      1.7.4.3 硅酸盐-模板的相互作用:聚电解质混合物模型  28-29
      1.7.4.4 无机物骨架结构的稳定性  29-30
      1.7.4.5 二氧化硅微观结构形成与转化的总结  30-31
  1.8 本论文选题的目的、意义和研究的内容  31-33
    1.8.1 目的和意义  31-32
    1.8.2 研究内容  32-33
第二章研究方法  33-42
  2.1 化学试剂及规格  33
  2.2 实验仪器  33-34
  2.3 二氧化硅材料的制备  34-38
    2.3.1 SBA-15的制备  36
    2.3.2 球状SBA-15的制备  36
    2.3.3 MCM-41的制备  36-37
    2.3.4 蠕虫状孔道的二氧化硅球的制备  37
    2.3.5 蠕虫状孔道的中空二氧化硅球的制备  37-38
    2.3.6 二氧化硅-PS混合球体的制备  38
    2.3.7 二氧化硅-C混合球体的制备  38
  2.4 多孔材料的结构表征  38-40
    2.4.1 介孔材料的孔道排列有序性  38-39
    2.4.2 多孔材料的孔形态、比表面积、孔体积及孔径  39-40
  2.5 多孔材料的微结构表征  40-41
  2.6 傅立叶红外光谱仪(FT-IR)  41
  2.7 紫外可见分光光度仪(UV-Visable)  41-42
第三章蠕虫状孔道的中空二氧化硅球的制备  42-66
  3.1 引言  42
  3.2 产品的制备及性质  42-46
  3.3 各因素对其的影响  46-65
    3.3.1 带不同电荷PS球对产品的影响  46-52
    3.3.2 溶剂对产品的影响  52-55
    3.3.3 表面活性剂对产品的影响:  55-60
    3.3.4 二氧化硅球壳厚度的调控:  60-61
    3.3.5 老化对产品的影响  61-62
    3.3.6 搅拌对产品的影响  62-63
    3.3.7 体系中CTAB/TEOS比例对产品的影响  63
    3.3.8 PS模板对产品的影响  63-65
  3.4 结论  65-66
第四章其他二氧化硅产品  66-77
  4.1 引言  66
  4.2 SBA-15  66-71
    4.2.1 无形貌SBA-15  67-69
    4.2.2 影响SBA-15的一些因素  69
    4.2.3 球状SBA-15  69-71
  4.3 使用CTAB作为模板剂制备的二氧化硅材料  71-77
    4.3.1 无固定形貌的MCM-41  71-73
    4.3.2 蠕虫状孔道的二氧化硅球的制备  73
    4.3.3 二氧化硅-C混合球体的制备  73-77
参考文献  77-83
致谢  83-84
攻读学位期间的研究成果  84-86

中空核—壳介孔二氧化硅材料的合成与表征

内容摘要

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