新型雙子表面活性劑的性質(zhì)及其在介孔材料合成中的應(yīng)用研究.pdf

1、Gemini表面活性劑是一類具有兩個(gè)頭基和兩個(gè)疏水鏈由聯(lián)接基團(tuán)連接的新型兩親分子,具有一系列優(yōu)異的性質(zhì),在多個(gè)領(lǐng)域有廣泛的用途。近年來,它又在介孔材料的合成方面得到了廣泛的應(yīng)用。本文選擇的一類含酯基新型雙子表面活性劑,目前人們對(duì)它們的性質(zhì)還無系統(tǒng)認(rèn)識(shí)。因此本文詳細(xì)研究了它們的理化性質(zhì),并以其為模板,在溫和條件下用于介孔材料的合成,探討了各種條件對(duì)介孔結(jié)構(gòu)的影響,初步嘗試了合成的介孔材料在光催化方面的應(yīng)用,既具有一定的理論意義,又具有廣泛

2、的實(shí)用前景。
　　本論文的主要內(nèi)容如下:
　　1.本論文選用了三種新型陽離子型雙子表面活性劑[CnH2n+1N+(CH3)2-CO2-(CH2)4-CO2-N+(CH3)2CnH2n+1]·2Brˉ(n=12,14,16),系統(tǒng)研究了它們的理化性質(zhì):如測(cè)試了溶解性、克拉夫特點(diǎn)(K. P)、去污力、泡沫性、表面張力、臨界膠束濃度等。計(jì)算求得了膠束表面反離子解離度,表面活性劑的飽和吸附量(Γmax)和飽和吸附面積(A min)。

3、用分光光度法測(cè)量了表面活性劑反膠團(tuán)飽和增溶水能力,得出反膠團(tuán)溶液增溶水能力隨表面活性劑碳鏈的增長而增強(qiáng)的結(jié)論。
　　2.利用上述表面活性劑為模板,以乙二胺四乙酸二鈉(EDTANa2)為正硅酸四乙酯(TEOS)水解催化劑,在中性和較低溫度條件下,合成了系列蠕蟲介孔二氧化硅分子篩。這種方法簡單,易于操作與控制。采用FT-IR、TG、SEM、XRD和N2的吸附脫附等溫線對(duì)樣品進(jìn)行了表征。樣品具有高比表面積,厚孔壁,有較好的水熱穩(wěn)定性,在

4、經(jīng)過72h水熱反應(yīng)后,仍保持良好的介孔結(jié)構(gòu)。文章系統(tǒng)研究了模板劑的種類、反應(yīng)物比例、陳化時(shí)間、溫度等對(duì)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)和形貌的影響。結(jié)果顯示,溫度對(duì)介孔二氧化硅的形貌和孔結(jié)構(gòu)影響很大,隨著溫度的升高,二氧化硅的形貌由片狀變成球形聚集體,樣品的d值增大。較長的陳化時(shí)間,有利于提高孔道有序度。TEOS用量的不同并不影響二氧化硅的介孔結(jié)構(gòu),但會(huì)影響孔道有序度。表面活性劑鏈長增加,樣品的d值也相應(yīng)增加。在中性環(huán)境中,催化劑EDTANa2在合成中扮演重要

5、角色,沒有它的參與,反應(yīng)無法進(jìn)行。我們還對(duì)材料合成機(jī)理進(jìn)行了探討,認(rèn)為遵從(S+E-)0-I0機(jī)理。
　　3.利用上述表面活性劑為模板,在溫和條件下用模板法制備得到含鈦的硅基介孔材料和含鋅的鈦基介孔材料,并利用FT-IR、XRD、N2的吸附脫附等溫曲線對(duì)合成的介孔材料進(jìn)行了表征。結(jié)果表明含鈦介孔氧化硅(TS-3)的比表面積達(dá)到741.13 m2/g,具有厚孔壁,約為1.6 nm。含鋅介孔氧化鈦(TS-9)的比表面積為102.73