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介孔氧化硅和二氧化钛的自组装方法制备和形态控制

林浩祥  
【摘要】:在建构纳米量级的精细材料时,科学家们开始更多的考虑借助自组装方法。由于自组装制备的材料(如介孔材料) 尺度可调制性和结构的高度有序性,而且实验成本经济,合成条件易行,因此其所设计的功能和器件材料在催化,微电子器件,光电材料以及生物医用领域潜在着美好的应用前景。寻找更高效、便捷的合成方法,制备出有均一尺度、形貌可控的自组装材料,并研究和开发相关的器件设计和功能应用,成为近年来材料、化学、物理科学家们关心的热点方向。 本实验工作主要包括了基于模板自组装方法,通过改变反应体系中共溶剂的种类,考察对反应产物介孔 SiO_2的形貌与结构的影响;通过改变共溶剂和表面活性剂,选择合理陈化方法制备块体的介孔 TiO_2。 在基于传统的以十六烷基三甲基溴化铵 (CTAB) 为模板剂,正硅酸乙脂(TEOS) 作为硅源的传统合成介孔 SiO_2的条件下,加入乙醇作为共溶剂,借助透射电子显微镜 (TEM)、扫描电子显微镜 (SEM)、X 射线衍射分析 (XRD) 和 N_2 吸附-脱附等温曲线表征手段,考察乙醇对反应产物 SiO_2形貌和结构的影响规律和效度,并根据乙醇浓度划分了产物的特征区间。对体系中加入乙醚作为共溶剂的反应条件下出现的辐射状形貌的介孔 SiO_2形貌和结构的进行了机理分析。 借鉴硅基介孔材料的合成途径,通过选取短链的表面活性剂,改变共溶剂调控反应体系极性的实验设计,制备出了较高温度下稳定的、块体状的介孔 TiO_2材料。


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