納米二氧化硅微球及介孔硅酸銅復(fù)合材料的制備與還原性能研究.pdf

1、近年來(lái)，納米復(fù)合材料由于其特殊的結(jié)構(gòu)使得它的許多性能優(yōu)于單組分材料，在各個(gè)方面得到了廣泛的應(yīng)用。如在填料、催化、光學(xué)、生物醫(yī)藥、藥物載體和多功能涂層材料等方面有著巨大的應(yīng)用。本論文研究了表面活性劑在制備納米二氧化硅微球中對(duì)其形貌的影響;同時(shí)以二氧化硅為模板，水熱法制備出了介孔堿式硅酸銅空心微球并對(duì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的各實(shí)驗(yàn)條件做了進(jìn)一步探討，首次對(duì)介孔硅酸銅空心微球的還原性能進(jìn)行了研究;繼而，首次采用化學(xué)水浴法制備介孔核殼二氧化硅/硅酸銅復(fù)合

2、材料。通過(guò)掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)和X射線衍射(XRD)等手段對(duì)其進(jìn)行表征。本論文研究結(jié)果如下:
　　1.表面活性劑對(duì)二氧化硅納米微球形貌的影響
　　考察了非極性表面活性劑PEG、Tween-80、Triton X-100、Igepal CO-520在二氧化硅制備過(guò)程中對(duì)其形貌粒徑的影響，深入探討了各影響因素，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:1）聚乙二醇為表面活性劑，常溫下制備的二氧化硅微球大小、形貌均一，成球效果好

3、，且隨著PEG質(zhì)量的減少，所得到二氧化硅微球的粒徑也從500 nm減小到80 nm。2）曲拉通X-100為表面活性劑時(shí)，加入異丙醇做為助溶劑制備的二氧化硅球形貌均一，分散性好，粒徑在400 nm左右。3）吐溫-80為表面活性劑時(shí)，用乙醇為溶劑制備的二氧化硅形貌完好，粒徑大小均一;隨著吐溫-80用量的減少，二氧化硅粒徑也隨之減小。4）Igepal CO-520為表面活性劑時(shí)，環(huán)己烷做溶劑，制備得到的二氧化硅微球粒徑在30nm左右，但是隨著

4、表面活性劑加量的減少粒徑隨之變大，成球性降低;正辛烷作溶劑時(shí)，制備的二氧化硅形貌均一，粒徑在100 nm左右，粒徑有所增大。
　　2.水熱法制備介孔堿式硅酸銅空心微球
　　利用水熱法，制備出粒徑為400 nm左右的介孔中空堿式硅酸銅微球。研究了反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、銅鹽種類對(duì)制備的介孔硅酸銅中空微球形貌的影響。(1)當(dāng)反應(yīng)用乙酸銅做為銅源時(shí)，得到的硅酸銅中空球形貌均一，分散性良好，介孔球的比表面積及孔徑、孔容都得到了最優(yōu)數(shù)據(jù)，

5、對(duì)其在負(fù)載、催化等方面的應(yīng)用提供了一個(gè)很好的前提。(2)乙酸銅作為銅源，改變反應(yīng)時(shí)間，可以得到二氧化硅光球-核殼球-空心微球的反應(yīng)過(guò)程，同時(shí)得到最佳時(shí)間，繼續(xù)延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間，硅酸銅空心球會(huì)出現(xiàn)部分球殼塌陷破裂的情況。(3)乙酸銅為銅源，改變反應(yīng)溫度，時(shí)間保持不變，不同的反應(yīng)溫度得到的產(chǎn)物略有不同，即乙酸銅與二氧化硅反應(yīng)的程度不同，在120℃時(shí)，反應(yīng)最完全，得到的產(chǎn)物均為空心微球。(4)氨水在反應(yīng)中有至關(guān)重要的作用，可以和銅離子進(jìn)行絡(luò)合，以

6、便反應(yīng)順利進(jìn)行，同時(shí)還有刻蝕二氧化硅的作用。(5)對(duì)制備得到的產(chǎn)物進(jìn)行還原性能研究，得到介孔氧化亞銅空心微球，硅酸銅空心球體做為模版前驅(qū)體合成氧化亞銅空心球體的可能性。
　　3.水浴法制備核殼介孔二氧化硅/硅酸銅納米復(fù)合材料
　　采用水浴法制備核殼材料，成功制備出了介孔核殼復(fù)合材料，同時(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)條件不同對(duì)產(chǎn)物形貌的影響進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，相對(duì)高的水浴溫度和反應(yīng)時(shí)間合成出的介孔材料形貌，分散性，物質(zhì)結(jié)晶性均很好;溫度低，