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高分子辅助生长氧属化合物及聚电解质/粘土纳米复合材料的合成与表征

马旭初  
【摘要】:本论文旨在补充和发展了一维和三维无机材料生长和组装的化学合成方法;同时也加深对聚电解质/粘土纳米复合材料的认识。在本论文的研究工作中,不仅利用高分了—金属离子配合物(MMC)的空间结构实现了无机材料的一维或三维材料的生长与组装;而且还报道了一系列聚电解质—粘土纳米复合材料的合成与表征;此外,还研究了不同金属衬底辅助生长微米级碳材料的方法。主要内容具体归纳如下: 1.由于高分子和超大分子这些添加剂在材料的生长和组装过程中有一定的影响作用,并且某些添加剂的引入会影响到这些材料的结构单元的取向生长,从而达到合成预期结构的目的。因此,在总结前人工作的基础上,实现了液相合成与组装氧化物及硫属化合物的一维或三维结构,并提出了合理的反应机理。实验结果和理论分析都表明,高分子链或网络不同程度的有序延伸有可能为金属离子沿着聚合物骨架提供一种新的排列方式,而且高分子金属配合物结构的多样性为无机材料形貌的多样性提供了可能。 2.利用粘土矿物自身的离子交换能力,在层状铝硅酸盐单元晶层之间的表面和夹层的空隙做适当的反应和掺杂,从而产生了多种粘土衍生物,而这些材料的内部骨架并无改变。我们以铁磁性氧化物(γ-Fe_2O_3)、Ⅱ-Ⅵ族化合物(CdS)以及Ⅲ-Ⅴ族化合物(InP)为例,利用蒙脱石自身的离子交换能力,在液相中与分散的且带电的聚电解质(纳米颗粒/表面活性剂)发生反应而使蒙脱石层得到固化,从而生成了一系列的聚电解质/层状粘土纳米复合材料。与以前原位生成纳米颗粒的方法不同,这项技术预先控制了生成纳米颗粒的尺寸和表面结构,从而进一步控制了它们的光学、磁学及其它性质,可以预期对材料的实际应用和加工会有一定的积极意义。 3.证明了一种有效的基片辅助生长法,即在相对较低的温度(~550℃)且没有催化剂存在的条件下,在不同金属衬底的表面,利用丙酮的直接碳化,大规模合成了尺寸均一的,具有较高的纯度和单分散性质微米级碳椭球及碳球。这种合成条件对反应温度要求较低,并且没有引入其它杂质,因而具有广阔的工业应用前景。


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