硬模板合成棒狀介孔氧化物及磁性能研究.pdf

1、介孔材料有著高度有序的孔道結(jié)構(gòu),孔徑尺寸在很寬范圍內(nèi)有可調(diào)性(1.3-30nm),有著比常規(guī)分子篩更高比表面和高孔隙率。不僅在吸附分離領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用,而且在太空材料、光電器件、生物化學(xué)以及納米組裝材料等方面都有一定的應(yīng)用價(jià)值。硬模板法是合成納米材料的重要方法之一,合成的納米材料具有均一、可控的結(jié)構(gòu)以及形貌,對于開展其相關(guān)性能的研究非常重要。本論文以有序介孔二氧化硅材料(SBA-15)為硬模板合成系列棒狀介孔氧化物納米材料,通過控制溶

2、膠-凝膠與水熱合成條件,改變介孔模板材料的形貌以及孔徑,從而利用硬模板法合成不同系列的棒狀介孔金屬氧化物材料,進(jìn)而開展其磁性能的研究工作。
　　首先,以三嵌段共聚物P123為軟模板,以TEOS作為硅源在酸性溶液的體系中自組裝合成SBA-15硬模板材料,揭示了pH值、合成溫度和水熱溫度等化學(xué)條件對 SBA-15硬模板的形貌以及微觀結(jié)構(gòu)的影響。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)控制化學(xué)合成條件可以實(shí)現(xiàn)對有序孔道的孔徑以及形貌的調(diào)控,成功制備出了長度在0.9

3、--1.2μm,直徑在0.3-0.6μm,平均孔徑大約為4nm-7.5nm的棒狀SBA-15硬模板材料。
　　其次,以不同孔徑的棒狀SBA-15硬模板采用納米復(fù)制技術(shù)合成不同直徑的介孔Co3O4納米線。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)通過調(diào)控硬模板介孔孔道的孔徑可以實(shí)現(xiàn)對合成介孔納米線直徑的控制,且納米線陣列保持了SBA-15孔道的有序結(jié)構(gòu)。在實(shí)驗(yàn)中以孔徑4nm、5nm及7.5nm的棒狀SBA-15為硬模板,分別合成了直徑分別為3.8nm、4.8nm與7

4、.2nm的介孔棒狀Co3O4納米線陣列。磁性能研究結(jié)果顯示三種Co3O4納米線陣列呈順磁性,剩余磁化強(qiáng)度基本不變。由于受到形狀各向異性和小尺寸效應(yīng)的影響,矯頑力隨著Co3O4直徑的增大而逐漸減小。
　　最后,利用上述合成棒狀介孔Co3O4納米線陣列的方法制備了不同系列的金屬氧化物,分別合成了棒狀介孔Co3O4、Fe2O3以及NiO納米線陣列,直徑大約為4.8nm。磁性能研究發(fā)現(xiàn)Co3O4和NiO納米線陣列呈順磁性,而Fe2O3納米