单的了解到介孔材料的合成机理表征手段 制备方法及其它的应用前景。随着社会的不断进步和科技手段的不段完善 介孔材料将在我们的未来生活中发挥更大的作用。洛阳理工学院毕业设计论文 第章介孔材料的定义和分类 介孔材料的定义 介孔材料是指孔径介于具有显著表面效应的多孔材料。由其 定义可知介孔材料不仅指孔径大小和纳米尺度孔隙率和表面效应也是 个重要参数。介孔材料的平均孔径和孔隙率可在较大范围内变化这取 决于所研究的与表面有关的性能。对于具有介观尺度孔径的介孔 固体对应的临界表面原子分数大于其最小孔隙率必须大于。 般平均孔径越大最小的孔隙率也越大。纳米颗粒复合的介孔材料的 复合体系是近年来纳米科学应用性越来越引人注目的前沿领域。例如 在水的净化处理中采用复合介孔材料可使净化效率大大提高光电材料中 使用复合介孔材料有利于新功能的发挥等等。 介孔材料的分类 按材料性质介孔材料可分为纯介孔材料和复合介孔材料。按照化学 组成分类介孔材料般可分为硅系和非硅系两大类。后者主要包括过渡 金属氧化物磷酸盐和硫化物等。由于它们般存在可变价态展示出硅 基介孔材料所不能及的应用前景但其热稳定性较差煅烧时容易造成介 孔结构塌陷合成机理也不完善因此对它的研究不如硅基介孔材料活跃。 按照介孔是否有序介孔材料可分为无定形无序介孔材料和有序介孔材 料。前者如普通的气凝胶微晶玻璃等孔径范围较大孔道形状规 则后者是以表面活性剂形成的超分子结构为模板利用溶胶凝胶工艺 通过有机物和无机物之间的界面定向导引作用组装成类孔径约在 孔径分布窄且有规则孔道结构的无机多孔材料如等。 有序介孔材料作为种多孔的纳米结构材料被广泛应用作非均相催化剂 各类载体和离子交换剂等在催化吸附分离传感器以及光电磁 等许多领域有着潜在的应用价值。洛阳理工学院毕业设计论文 第章介孔材料的合成机理 介孔材料出现后人们已提出许多机理解释介孔材料的形成为各种 合成路线提供理论基础。在所提出的各种机理中有个共同的特点是溶 液中的表面活性剂引导溶剂化的无机前驱体形成介孔结构。这些表面活性 分子中存在两种不亲和基团亲水基和疏水基为减少不亲和基之间的接 触溶液中的表面活性剂分子通过自组装的方式聚集起来形成胶束以降 低体系的能量。 液晶模板机理 在此模型中具有双亲水基团的表面活性剂在水中达到定浓度时 形成棒状胶束并规则排列成所谓液晶结构其憎水基向里带电的亲 水基头部伸向水中。当硅源物质加入时通过静电作用硅酸根离子可以 和表面活性剂离子结合并附着在有机表面活性剂胶束的表面形成在有 机圆柱体表面的无机墙两者在溶液中同时沉淀下来产物经水洗干燥 燃烧除去有机物质只留下骨架状规则排列的硅酸盐网络机层的电荷密度这使表面活性剂的长链相互接近 无机物种和有机物种之间的电荷匹配控制着表面活性剂的排列方式。 电作用模型 等认为可以通过胺盐表面活性剂的亲水基和水解的正硅酸乙 酪之间的氢键作用来形成介孔二氧化硅。由这种中性的模板合成路 线得到的介孔硅酸盐比起液晶模板作用法得到的材料具有较厚的孔 壁和较高的热稳定性。利用这种机理可合成氧化硅氧化铝氧化铁等介 孔材料。 棒状自组装模型 通过研究表面活性剂浓度大于棒状胶束形成的临界浓度时所合成的 材料等对液晶模板机理模型中的途径提出了另种看 法认为液晶的形成应起源于硅酸根离子。他们在自组装模型中假定自由 随机排列的棒状胶团首先形成并与硅酸根离子结合而附着层硅酸根 离子这些棒状胶团接着通过自组装结合成有序的六方排列结构。 层状折皱模型 当硅源物质加入反应溶液中时它可以溶解在表面活性剂胶束周围的 多水区并促进其作六方结构排列。当硅酸根离子与表面活性剂的比例较洛阳理工学院毕业设计论文 低时硅酸根离子首先排列成层状夹在表面活性剂六方相之间接着层状 的硅酸根离子开始发生折皱作用直至逐渐将六方相包裹在其中形成有 机无机复合的六方介孔结构。而当反应溶液中硅酸根离子与表面活性剂的 比例较高时这种状态下的硅酸根离子层较厚不易产生折皱硅酸根离 子仍会保持六方排列的表面活性剂之间的层状结构导致最终产物是层状 介孔结构。洛阳理工学院毕业设计论文 第章介孔材料的表征手段 在介孔材料的表征手段中最常用的莫过于射线衍射。在小 角度散射区域内出现的衍射将是确认介孔结构存在的有力判据 之。如果材料结晶状况良好则在大角度衍射区域能观察到晶体结构特 征衍射峰。根据各衍射峰的峰值可以计算出对应衍射晶面的晶面参数。 电镜分析 为了研究介孔材料孔道结构及其形貌常借助于高分辨率透射电镜和 扫描电镜对样品进行观察。照片上呈现的平行线有时被认为是管状 六方型孔道的平行排列而海绵状的介孔分布被认为是缺乏有序的晶相排 列。由于聚焦问题如果不利用其他手段精确地分析孔道尺寸及其厚度 是非常困难的要想得到介孔材料孔尺寸和壁厚的精确数值必须有良好 的聚焦环境和制作精细的样品。 分析 吸脱附等温曲线是表征介孔材料结构的个重要测试手段。根据测试 结果可以得到介孔材料比表面积孔容孔径分布和孔道类型等信息从 而为进步分析介孔材料结构与性能的关系提供了更加详实的依据。对于 大多数材料而言吸附中起主要作用的是物理吸附其等温曲线形状不外 乎国际纯粹和应用化学联合会所定义的六种类型。通常介孔材料 吸脱附等温曲线为以下几种图形。Ⅳ是由孔收缩造成的对应的孔道均 性较好Ⅳ型曲线通常与介孔网络中的渗透效果有关其代表的结构 比较复杂各种孔状交织成网络结构Ⅳ型曲线比较少见吸附曲线与 脱附曲线相重合只有当材料孔道为圆柱形孔径分布窄且结构均性比洛阳理工学院毕业设计论文 较好时才出现这种情况。 在些复合型介孔氧化物中不同制备条件如无机物种合成温度 元素配比等会造成原子的组合方式发生定变化导致晶型错位结构重 组。为了研究介孔结构金属原子的配位情况及组合方式常借助于核 磁共振对材料进行分析。等以不同浓度的多种源合成了系列 硅铝介孔材料通过比较它们的谱图发现当以硫酸铝为铝 源时所合成的介孔结构中所有的铝均为四配位当使用其他铝源时铝酸 钠磷酸铝乙酰丙酮铝异丙醇铝和氢氧化铝介孔骨架中铝为八面体 配讴。 光谱分析 通过吸附水苯烷烃等极性或非极性分子采用博立叶红外分析技 术分析介孔材料孔表面的化学性质可以 判定孔表面的亲水或疏水性质。此外光谱分析也可对掺杂复合型介孔材 料中掺杂相所引起的结构变化进行表征。郑珊等合成了掺杂的介孔 分子筛红外谱图表明在其内部结构中形成了键与谱 图中在附近新增加的振动峰相对应。通过在介孔中掺杂 随着钦掺量的增加样品的紫外光谱谱图呈定趋势变化与 谱图变化相对应。在掺杂铁的介孔材料中处出洛阳理工学院毕业设计论文 介孔材料制备方法的研究进展 摘要 介孔材料是近年来国际上跨学科的研究热点之其在催化吸附光学器 件和生物医药等领域中有着许多潜在的应用价值。本论文讲述了介孔材料的定义 分类及其液晶模板机理电荷匹配机理电作用模型棒状自组装模型层状折 皱模型五种合成机理。介绍了介孔材料的常见的表征手段又通过实例简单的概 述了些介孔材料的制备方法。介孔材料作为种新兴热门材料本论文又展望 了它的未来前景。 关键词合成机理表征手段制备方法应用未来前景 洛阳理工学院毕业设计论文 洛阳理工学院毕业设计论文 目录 前言 第章介孔材料的定义和分类 介孔材料的定义 介孔材料的分类 第章介孔材料的合成机理 液晶模板机理 电荷匹配机理 电作用模型 棒状自组装模型 层状折皱模型 第章介孔材料的表征手段 电镜分析 分析 光谱分析 其他表征方法 第章介孔材料的制备方法 合成介孔材料涉及的主要组分 合成介孔材料涉及的主要过程 介孔材料的制备方法 溶胶凝胶法 水热合成法 介孔材料的制备实例 的合成洛阳理工学院毕业设计论文 纳米介孔复合材料的制备 氧化硅超微孔陶瓷的制备 第章介孔材料的应用 介孔材料在催化领域的应用 介孔材料在吸附方面的应用 介孔材料在光学方面的应用 介孔材料在生物医药领域的应用 结论 谢辞 参考文献 外文资料翻译洛阳理工学院毕业设计论文 前言 近年来纳米介孔材料研究领域获得了飞速的发展。介孔分子筛材料 具有超高的比表面积单的纳米孔径分布高度有序的介观结构在催 化分离光学纳米材料微器件和传感器等方面的显示出巨大的应用 潜力。以超分子模板自组装导向合成的具有周期性孔道结构的纳米介孔 材料越来越引起众多的科学家的重视和该领域的研究。 在本文中我们将会简单的了解到介孔材料的合成机理表征手段 制备方法及其它的应用前景。随着社会的不断进步和科技手段的不段完善 介孔材料将在我们的未来生活中发挥更大的作用。洛阳理工学院毕业设计论文 第章介孔材料的定义和分类 介孔材料的定义 介孔材料是指孔径介于具有显著表面效应的多孔材料。由其 定义可知介孔材料不仅指孔径大小和纳米尺度孔隙率和表面效应也是 个重要参数。介孔材料的平均孔径和孔隙率可在较大范围内变化这取 决于所研究的与表面有关的性能。对于具有介观尺度孔径的介孔 固体对应的临界表面原子分数大于