空氣-水界面金屬氧化物納米薄膜的自組裝體系.pdf

1、在溫和條件下，一種軟化學(xué)制備方法--自組裝技術(shù)能有效實現(xiàn)功能性無機.有機納米復(fù)合材料的控制合成。本論文以陰離子表面活性劑為模板，蛋白質(zhì)及聚合物等為改性劑，金屬醇鹽及金屬鹽為前驅(qū)體，依據(jù)靜電自組裝原理，制備了具有有序結(jié)構(gòu)的空氣-水界面金屬氧化物納米薄膜，深入分析了自組裝體系中薄膜及底物的形貌、結(jié)構(gòu)及組成，探討了自組裝機理，研究了部分自組裝產(chǎn)物在光催化及氣敏傳感器中的應(yīng)用。主要內(nèi)容如下：
　　 以萘磺酸(NSA)及萘磺酸鈉(SNS)

2、表面活性劑為模板，聚乙二醇(PEG)及牛血清蛋白(BSA)為改性劑，鈦酸丁酯(Ti(OC4H9)4)為前驅(qū)體，自組裝制備了空氣-水界面TiO2非晶納米薄膜，對部分TiO2薄膜進(jìn)行熱處理得到TiO2結(jié)晶納米顆粒并研究了對亞甲基藍(lán)(MB)溶液的光催化效果。結(jié)果表明：萘環(huán)間的π-π作用有助于NSA或SNS形成有序膠束，通過與前驅(qū)體的靜電作用，形成了有序介孔片狀TiO2薄膜和層狀結(jié)構(gòu)的TiO2底物；PEG提高了薄膜結(jié)構(gòu)的分散性而BSA作用相反；

3、TiO2薄膜及顆粒具有良好的光催化性能。
　　 以十二烷基苯磺酸(DBSA)、十二烷基磺酸鈉(SDS)、NSA及SNS為模板，葡萄糖(G)、PEG及BSA為改性劑，鋯酸丁酯(Zr(OC4H9)4)為前驅(qū)體，自組裝制備了空氣-水界面ZrO2納米薄膜，研究了體系中反荷離子、溫度、有機溶劑等對ZrO2薄膜結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明：(ZrO2+DBSA)薄膜主要由納米圓盤聚集體組成，反荷離子作用順序為：SO42->NO3->Cl-，對應(yīng)結(jié)構(gòu)

4、為：模糊孔狀結(jié)構(gòu)>蠕蟲狀孔結(jié)構(gòu)>多環(huán)層狀結(jié)構(gòu)，升高反應(yīng)溫度能明顯改變圓盤內(nèi)部結(jié)構(gòu)，有機溶劑對于自組裝過程具有阻礙作用；Glu、SDS和H2O通過氫鍵作用，有效提高了(ZrO2+SDS)薄膜的分散性并改變了結(jié)構(gòu)：BSA與SDS通過“珍珠-項鏈模型”作用，對所形成的多環(huán)狀ZrO2納米圓盤具有穩(wěn)定作用。
　　 以SDS及DBSA為模板，明膠(G)為改性劑，錫酸異丁酯(Sn(OC4H9)4)為前驅(qū)體，自組裝制備了空氣.水界面SnO2納米

5、薄膜，自組裝體系產(chǎn)物經(jīng)熱處理轉(zhuǎn)變?yōu)镾nO2納米顆粒，測試了對C2H5OH、液化氣以及H2的氣敏性能。結(jié)果表明：(SnO2+SDS)薄膜為介孔片狀結(jié)構(gòu)，(SnO2+SDS+G)薄膜為圓盤聚集體結(jié)構(gòu)；氣敏傳感器對目標(biāo)氣體有良好響應(yīng)；(SnO2+DBSA)薄膜自組裝體系中存在介孔及層狀結(jié)構(gòu)，C4H9OH、H2O及DBSA間的氫鍵作用對有序結(jié)構(gòu)的形成具有重要作用。
　　 以2-SNS，SDS，DBSA等為模板，Ti(OC4H9)4，Zr

6、(OC4H9)4，Sn(OC4H9)4，MCl2·xH2O(M=Mg，Co，Ni，Cu或Zn)等為復(fù)合前驅(qū)體，自組裝制備了。TiO2-MO，ZrO2-SnO2，ZrO2-MO納米薄膜及ZnO-SnO2膠體納米顆粒。(TiO2-ZnO+2-SNS)薄膜由立方體狀顆粒組成，能有效催化降解MB；(ZrO2-SnO2+SDS)薄膜具有超晶格帶狀結(jié)構(gòu)；(ZnO-SnO2+DBSA)膠體顆粒為納米圓盤結(jié)構(gòu)，對多種氣體(CH3COCH3，C2H5OH