二氧化硅空心球及核殼結構的制備與形成機理研究.pdf

1、本論文研究和發(fā)展了低溫液相化學合成路線制備二氧化硅基微球型納米材料及納米復合材料的技術，探索如何在溫和的條件下實現(xiàn)對低維納米結構的尺寸、形貌的控制。采用簡單的溶膠凝膠法、水熱合成法制備出非晶低維納米結構、具有高度對稱結構的半導體與非晶微球的復合材料以及核殼型包覆結構納米材料，并提出相應的生長機理。取得的具體研究結果歸納如下： 1、以聚合電解質(如：聚丙烯酸PAA、聚丙烯酸鈉PAA-Na、聚甲基丙烯酸鈉PMA-Na)在不良溶劑中形

2、成的球形聚集體為模板，在含有氨水的乙醇溶液中，以正硅酸乙酯(TEOS)為硅源前驅物，水解、聚合的產物經離心洗滌后，可除去聚合電解質而得到大量的二氧化硅的空心球。實驗過程中，聚合電解質、氨水以及正硅酸乙酯的濃度，對最終產物的分散性、粒徑有著顯著的影響，通過系統(tǒng)改變這些上述實驗因素，可以對二氧化硅空心球的內徑在20～400 nm、壁厚在幾十納米范圍內實現(xiàn)調控。 2、利用本實驗室合成出來的具有高度幾何對稱結構的凹陷十四面體硫化銅微晶，

3、并從荷蘭版畫大師M．C．Escher的木雕作品“Stars”中得到啟示，在硅烷偶聯(lián)劑——3-氨丙基三甲氧基硅烷(APS)——的輔助作用下，把通過經典的Stober方法制備的單分散的、各種粒徑大小的二氧化硅微球(30 nm、130 nm、730 nm)填充到晶體的凹面中去。APS與硫化銅晶體形成氫鍵和金屬配位鍵連接；烷氧基與二氧化硅小球表面的羥基脫醇形成共價鍵連接。在適當?shù)膬煞N無機物質質量配比以及APS用量條件下，可以制備得到完美的二氧化

4、硅小球包覆、填充十四面體硫化銅凹面的復合材料，豐富了晶體表面自組裝的內涵。 3、碳和碳基材料在電化學、吸附劑、催化劑載體等領域有著重要的應用前景。應用低溫水熱法，將聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、二氧化硅微球引入到葡萄糖的碳化、聚合過程中；碳化的物質以直徑為100 nm的二氧化硅微球為核層，形成核殼形包覆結構，碳層厚度在25～50 nm可控，能夠有效抑制膠體碳球單獨成核生長。有趣的是，在碳與二氧化硅之間有一層空隙，這為金屬、氧化物、半