二氧化鈦自組裝材料的制備及其性能研究.pdf

1、自組裝法來制備無機納米材料是目前的研究熱點，自組裝法不需要精密的儀器和大量的能量耗損，在低損耗、低成本的條件下，快速制備具有特殊形貌的無機納米材料。二氧化鈦納米材料一直以來都吸引著人們目光，近年來，二氧化鈦材料正在探索包括色譜分離、光催化氧化還原反應和水分解、染料敏化太陽能電池、鋰離子電池、氣體傳感器和藥物遞送載體在內(nèi)的新穎且極有前景的應用。本論文利用自組裝法制備了兩種具有特殊形貌的二氧化鈦納米材料，一方面是以表面活性劑為軟模板，自組裝

2、制備具有半球形形貌的二氧化鈦顆粒;另一方面通過酸解纖維素微晶（Microcrystalline Cellulose，MCC）制備棒狀的纖維素納米晶(Cellulose Nanocrystals，CNC)來作為硬模板，混合二氧化鈦的前驅(qū)體水解物質(zhì)，在纖維素納米晶的自組裝過程中制備具有手性層狀結(jié)構(gòu)的復合材料。具體內(nèi)容如下:
　　1、在疏水有機溶劑中溶解二氧化鈦的有機前驅(qū)體鈦酸正四丁酯(Tetrabutyl titanate，TBT)以

3、及控制產(chǎn)物形貌的表面活性劑，控制反應溫度及濕度，在敞口玻璃容器中利用簡單的界面自組裝法制備具有半球形形貌的水解產(chǎn)物，最終在450℃空氣氛圍下煅燒3h，得到粒徑約為1μm的半球形二氧化鈦納米顆粒。
　　2、通過硫酸水解MCC制備棒狀的CNC，由于磺酸基團能夠螺旋接枝在CNC表面，因此CNC能夠在一定濃度下形成具有手性螺旋結(jié)構(gòu)的液晶態(tài)。通過TEM觀察發(fā)現(xiàn)CNC的長度約為200nm，直徑約為10nm;FT-IR結(jié)果表明酸解過程沒有改變M

4、CC和CNC的化學結(jié)構(gòu);XRD結(jié)果表明對比MCC，CNC的結(jié)晶度有明顯提高。在偏光顯微鏡下觀察純CNC懸浮液制備的薄膜，發(fā)現(xiàn)其在偏振光下有雙折射現(xiàn)象，整體呈現(xiàn)藍色。
　　3、在CNC懸浮液中緩慢混合TBT，自然環(huán)境下干燥成膜。CNC在成膜過程中自組裝成手性螺旋結(jié)構(gòu)，TBT的水解產(chǎn)物在此過程中均勻的附著于CNC周圍，共同參與自組裝過程。在偏光顯微鏡以及SEM下觀察發(fā)現(xiàn)，TBT的水解產(chǎn)物良好的混合在CNC手性向列結(jié)構(gòu)中，隨著CNC含量