納米二氧化硅的單膠束和液體模板腐蝕法制備及性能研究.pdf

1、納米二氧化硅具有粒徑小、比表面積大、吸附力強(qiáng)、低毒、低密度、高生物相容性和很好的化學(xué)和機(jī)械穩(wěn)定性，在催化劑載體、吸附材料、納米反應(yīng)器、納米容器、生物技術(shù)、藥物緩釋和環(huán)境污染處理等領(lǐng)域都有很好的應(yīng)用前景。不同形貌和結(jié)構(gòu)的納米二氧化硅制備方法研究是材料化學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。到目前為止，人們用已有方法制備出了微孔、介孔、大孔、空心、纖維、層狀及核殼等結(jié)構(gòu)的納米二氧化硅，其形貌有球形、薄膜、棒狀、六角形、螺旋錐體、螺旋狀、蠕蟲狀、纖維、微球堆

2、積球、中空管型等，這些結(jié)構(gòu)和形貌的納米二氧化硅制備方法主要是模板法。眾所周知，用模板法制備不同形貌和結(jié)構(gòu)的納米二氧化硅已經(jīng)很成熟，但是單膠束法是最近幾年才開發(fā)出來制備空心納米二氧化硅球的，而液體模板腐蝕法制備不同形貌和結(jié)構(gòu)的層狀二氧化硅卻很少見報(bào)道。
　　本論文設(shè)計(jì)了用單膠束法制備小空心球組裝成大空心球的復(fù)合納米二氧化硅空心球和用液體模板腐蝕法制備不同形貌層狀二氧化硅納米粒子的方法技術(shù)，研究了不同形貌和結(jié)構(gòu)納米二氧化硅的形成過程，

3、揭示了其形成機(jī)理。主要研究工作及成果有:
　　1)用單膠束法制備了20nm左右的納米二氧化硅空心球(HSNS)及其自組裝形成粒徑為90-150nm的復(fù)合空心球(HHSS)。以十六烷基三甲基溴化銨為模板劑和正辛烷作為溶脹劑，考察了油/水比等條件對(duì)制備中空二氧化硅球的影響，用透射電子顯微鏡(TEM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、激光粒度分析儀(DLS)和氮?dú)馕矫摳降确治鰷y(cè)試技術(shù)對(duì)樣品進(jìn)行了表征。結(jié)果顯示，正辛烷能使常規(guī)的有序介孔結(jié)構(gòu)二

4、氧化硅轉(zhuǎn)變成獨(dú)立的HSNS(20nm)，并且增加正辛烷/水的比例能使納米空心二氧化硅球自組裝形成大的HHSS(90-150nm)，樣品具有很高的孔容(2.20cm3g-1)和比表面積(743m2g-1)。進(jìn)一步研究了HHSS對(duì)布洛芬的吸附和緩釋性能，具有很好的吸附和緩釋效果。
　　2)用液體模板腐蝕法制備了不同形貌的納米層狀二氧化硅，包括納米空心球，三葉蟲狀納米顆粒，球形顆粒和“星空”（梵高的畫）狀的膜。用乙酸乙酯(EA)與水形成

5、的液體模板，通過調(diào)整濃度的氨水控制微乳液滴腐蝕程度，考察了腐蝕程度對(duì)二氧化硅形貌的演變情況。用透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡、和氮?dú)馕矫摳降确治鰷y(cè)試技術(shù)對(duì)所得樣品進(jìn)行了表征。結(jié)果表明:有機(jī)溶劑中的乙酸乙酯可以導(dǎo)致傳統(tǒng)的有序結(jié)構(gòu)二氧化硅轉(zhuǎn)變?yōu)槌蓪訝罴{米結(jié)構(gòu)，而且納米層的厚度(2.6-4.5nm)也隨顆粒形貌的演變而改變。研究發(fā)現(xiàn)用其他酯類化合物如乙酸正丁酯作為溶脹劑和液體模板也能獲得類似結(jié)構(gòu)的層狀二氧化硅。該研究工作為新型結(jié)構(gòu)及形貌納米

6、材料制備提供了一種全新的技術(shù)。
　　3)研究發(fā)現(xiàn)，正辛烷和乙酸乙酯作為溶脹劑可以使表面活性劑分別形成球形單膠束和層狀膠束，還可以形成微乳液滴軟模板，這是形成納米空心二氧化硅球和層狀二氧化硅的關(guān)鍵因素。在單膠束法中，少量的正辛烷作為溶脹劑，進(jìn)入到CTAB的膠束中，使得CTAB分子的聚集狀態(tài)發(fā)生改變，由以前的球形和柱狀膠束轉(zhuǎn)變成大的球形單膠束，在正辛烷大量存在的情況下，多余的正辛烷可形成乳液滴，單膠束就會(huì)在乳液滴界面聚集，最終組裝形成