納米硼酸鹽模板導向合成、結構及機理研究.pdf

1、硼酸鹽材料在增強材料、潤滑油、光致發(fā)光材料和阻燃劑等領域有著極其重要的應用。因此，對硼酸鹽材料制備方法的研究越來越受到重視，特別是低維和特殊形貌的納米硼酸鹽的制備。模板法由于其獨特的優(yōu)越性，在材料的制備過程中發(fā)揮中重要的作用。
　　 本文選用不同的模板劑，采用模板結構導向法，制備了三種不同形貌（納米棒、介孔微球、層狀物）的硼酸鹽材料。主要研究內容如下：
　　 1.以仲丁醇鋁和硼酸為原料，分別以CTAB和葡萄糖為模板劑，采

2、用溶膠-凝膠法合成了直徑為15～20 nm，長度為300～400nm的Al4B2O9納米棒。研究了Al/B比，模板劑、焙燒溫度等因素的影響。通過XRD、SEM、TEM、TG-DTA等表征結果，探討了Al4B2O9納米棒的形成機理：在CTAB反應體系中，CTAB形成棒狀膠束，引導產物順著納米棒的方向生長。而葡萄糖作為模板劑時，與硼酸反應形成交聯(lián)網格，起到固定硼原子的作用，高溫過程中，B2O3作為自催化劑和納米棒的晶種與Al2O3反應生成A

3、l4B2O9納米棒。
　　 2.以SDS為模板劑，硝酸鎂和硼砂為原料，采用化學沉淀法制備了介孔硼酸鎂微球。利用SEM、TEM和N2的吸附-脫附等溫線等對樣品進行了表征。結果表明，N2的吸附-脫附等溫線呈現(xiàn)第Ⅳ型吸附曲線，孔徑為10～50 nm，比表面積和孔體積分別為53.03㎡/g和0.37 m3/g。根據(jù)表征結果提出了介孔硼酸鎂微球的形成機理：SDS在水溶液體系中通過表面活性劑自組裝形成帶負電荷的水包油型球狀膠束，吸附Mg（N

4、O3）2溶液中的Mg2+離子，致使Na2B4O7溶液中的硼酸根離子順著膠束表面周邊與Mg2+反應，通過焙燒，除去模板劑后，得到介孔微球材料。
　　 3.以油酸為修飾劑，采用低溫水熱法制備了層狀硼酸鎂復合物。利用XRD、SEM、N2吸附等表征技術對樣品的晶體結構、顆粒尺寸、形貌等進行分析，結果表明該層狀化合物的層間距為6 nm，有孔狀結構，且平均孔徑為22.4 nm，比表面積為50.31㎡/g，孔容為0.275 m3/g。結合紅外