鹽調(diào)控下介孔二氧化硅的合成與研究.pdf

1、多級結(jié)構(gòu)介孔二氧化硅的合成對實(shí)際的工業(yè)應(yīng)用有著重要意義,同時也對生物礦化,仿生化學(xué)的研究有著推動作用,因此在從事國際材料合成研究的同行中受到了廣泛的關(guān)注。多級結(jié)構(gòu)介孔材料合成要求同時實(shí)現(xiàn)在納米尺度上的介觀結(jié)構(gòu)和微米尺度上的形態(tài)參數(shù)的控制,因此,具有多級結(jié)構(gòu)的介觀材料至今還是材料合成中具有挑戰(zhàn)性的研究課題。同時,因?yàn)榻橛^材料具有較大的比表面積和適中的孔徑大小,所以在實(shí)際工業(yè)中的應(yīng)用方面也受到了廣泛的關(guān)注。本論文通過利用陰離子表面活性劑體系

2、成功地制備了具有二維六方孔道排列的氨基功能化的介孔二氧化硅材料,并對其對金屬離子的吸附性能進(jìn)行了研究,以及首次利用加入鹽類添加劑的方法在該體系中合成出具有新穎形貌的立方結(jié)構(gòu)的二氧化硅材料,并對合成條件及原理進(jìn)行了研究。本論文主要分為兩部分:
　　 (1)通過在陰離子表面活性劑(十二烷基肌氨酸鈉)體系中引入鹽類,調(diào)節(jié)介觀二氧化硅材料的形貌和內(nèi)部的孔道結(jié)構(gòu)。在無水乙酸鈉的調(diào)控下,成功地制備了具有類似毛毛蟲形貌的立方連通相的介觀結(jié)構(gòu)二

3、氧化硅材料。該產(chǎn)品的顆粒在微米尺度,從掃描電子顯微鏡圖上來看,顆粒由幾十個薄片沿一定曲率并排排列而成,每個薄片的厚度大約為100 nm,其表面的直徑集中在400-600nm之間。這種材料的形成是由于乙酸鈉在水中水解后得到的乙酸根和鈉離子共同作用影響膠束與無機(jī)物種組裝過程而導(dǎo)致的結(jié)果。我們重點(diǎn)考察了乙酸鈉的加入量,溫度,反應(yīng)時間以及其他鹽類對自組裝過程的影響,探索了鹽類在陰離子表面活性劑合成介孔二氧化硅過程中的誘導(dǎo)作用。同時,鹽類對多級介

4、孔材料形貌的影響,對生物礦化的研究給與一定的啟發(fā)。
　　 (2)通過液相陰離子表面活性劑體系中的自組裝方法,用N-十二烷基肌氨酸鈉為模板,3-氨丙基三甲氧基硅烷為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑,正硅酸乙酯為硅源,在酸性條件下合成出具有鐵餅形態(tài)(圍棋子狀)的介孔二氧化硅。通過萃取的方式去除表面活性劑模板,得到了內(nèi)壁中具有氨基的介孔材料。XRD表明合成的介孔二氧化硅材料具有二維六方(p6mm)結(jié)構(gòu):氮?dú)馕矫摳降葴鼐€為Ⅳ型等溫線,BET比表面積為670

5、 m2/g,介孔孔容為0.54 cm3/g,用BJH(Barett-joyner-Halenda)方法計(jì)算的孔徑分布為2.5 nm。SEM和TEM證明鐵餅形態(tài)的二氧化硅材料具有中心厚,邊緣薄的形態(tài),其直徑為350 nm,厚度約為100 nm,其孔道排列方式為二維六方,垂直于鐵餅橫截面方向。我們研究了該種材料對金屬離子的吸附性能,發(fā)現(xiàn)材料對二價銅離子的吸附量遠(yuǎn)高于對相同濃度下的鈷離子,鎳離子的吸附量；在混合離子的溶液中,材料可以選擇性地吸