層狀脲醛樹酯—二氧化硅雜化材料的合成與表征.pdf

1、無機(jī)有機(jī)雜化材料由于具有有機(jī)材料的結(jié)構(gòu)多樣性和無機(jī)材料的機(jī)械穩(wěn)定性等雙重優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被材料學(xué)家廣泛研究．有機(jī)一二氧化硅雜化材料是一種典型的有機(jī)無機(jī)雜化材料．它在催化領(lǐng)域，光學(xué)材料和磁學(xué)材料等方面有良好的應(yīng)用價值。仍然是材料研究的一個熱點(diǎn)。關(guān)于雜化二氧化硅的合成方法，文獻(xiàn)報導(dǎo)中涉及到兩種：一種是嫁接法，既對二氧化硅材料有機(jī)功能化，其實(shí)質(zhì)是對二氧化硅表面進(jìn)行修飾：另一種是共聚法，該過程除了使用有機(jī)硅，還使用了模板劑．二者共同的優(yōu)點(diǎn)就是能保持二

2、氧化硅原有的結(jié)構(gòu)．嫁接法的缺點(diǎn)是形成孔堵塞．而共聚法的缺點(diǎn)則是隨著有機(jī)功能化硅源的濃度增加．雜化二氧化硅材料的介孔有序度下降．本論文采用了一步原位合成法，較之前兩種合成方法其特點(diǎn)是：合成方法簡單，未使用結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，而且目標(biāo)材料的形貌多樣結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 本論文在酸性條件下硅溶膠體系中尿素和甲醛聚合反應(yīng)在55℃的條件下會產(chǎn)生脲醛樹脂．氧化硅雜化粉末粒子。這些粒子的平均粒徑為1-3μm，表面呈網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而且隨著雜化時間的延長或酸度增加，粒

3、子表面變的更加致密。當(dāng)U/F摩爾比偏離1.0時，我們發(fā)現(xiàn)一些大球(約5μm)存在開裂現(xiàn)象．紅外分析表明雜化材料在3348、1635、1572和784cm-1處產(chǎn)生了可被歸結(jié)為線型結(jié)構(gòu)(-[NHCONHCH2]n-)的特征吸收。XRD分析表明這種線型分子可形成氫鍵(C=O…H-N)導(dǎo)向型的半結(jié)晶。熱重分析顯示有機(jī)物的去除發(fā)生在200-400℃，微分熱重分析表明結(jié)晶物種在300℃左右完全分解。雜化樣品在空氣中煅燒到600 ℃時。二氧化硅粉末

4、仍然保留了原雜化材料粉末的層狀形貌。焙燒后氧化硅樣品具有典型的第IV類吸附脫附等溫線，焙燒樣品的吸附脫附等溫線中滯后環(huán)的形狀介于H4和H1/H2之間，顯然線型層狀脲醛樹脂模板的分解、半結(jié)晶層狀結(jié)構(gòu)的交聯(lián)以及折疊后的綜合結(jié)果形成了這種復(fù)雜的氧化硅表面結(jié)構(gòu)． 基于實(shí)驗的結(jié)果和結(jié)論，本論文提出了脲醛樹酯一二氧化硅雜化材料的形成機(jī)理：文章認(rèn)為尿素甲醛摩爾比1.0時聚合形成的有機(jī)樹脂組分為線性聚酰胺結(jié)構(gòu)(-[NHCONHCH2]n-)。線