空气—水界面自组装二氧化硅纳米薄膜的研究

空气—水界面自组装二氧化硅纳米薄膜的研究

论文摘要

薄膜自组装技术是近年来十分受关注的研究领域。本文以正硅酸乙酯为前驱体、以十六烷基三甲基溴化铵为模板,用自组装的方法在特殊的区位——空气—水界面上制备了SiO2的无机纳米薄膜。并采用了X射线衍射、比表面分析仪、紫外光谱、拉曼光谱、热分析、扫描电子显微镜及能谱、透射电子显微镜等一系列分析手段,对薄膜样品进行了研究。主要研究内容如下:(1)采用阳离子表面活性剂制备介孔SiO2纳米薄膜,通过实验初步解释了表面活性剂在成膜过程中的作用。(2)研究表面活性剂的选择对组装体系的影响,以及体系本身和外界环境对组装结果的影响,并筛选制备相关空气一水界面无机薄膜以及产物后续处理的适宜条件,从动力学的角度对薄膜生长机理作出推断,建立高分子物质稳定空气—水界面无机薄膜的机理模型及相关过程的动力学方程。(3)将制得的空气—水界面无机物薄膜进行煅烧、浸泡,考察模板的稳定性以及薄膜孔径的变化,并对作用机理作出探讨。(4)使用表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵为模板制备了SiO2/TiO2二元复合氧化物自组装薄膜,采用多种方法进行表征。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 目录
  • 1 绪论
  • 1.1 自组装
  • 1.1.1 自组装技术的定义
  • 1.1.2 自组装的基本原理
  • 1.1.3 自组装法的分类
  • 1.1.3.1 静电吸引自组装法
  • 1.1.3.2 原位自组装法
  • 1.1.3.3 化学吸附自组装法
  • 1.2 介孔薄膜的自组装
  • 1.2.1 介孔材料
  • 1.2.2 有序介孔材料
  • 1.3 表面活性剂与模板自组装
  • 1.3.1 表面活性剂与氧化物作用机理
  • 1.3.2 硅介孔材料的组装机理
  • 1.4 空气—水界面薄膜的国内外研究情况
  • 1.5 本文研究目的及主要工作
  • 1.5.1 研究目的
  • 1.5.2 主要工作
  • 2纳米结构薄膜的制备及表征'>2 SiO2纳米结构薄膜的制备及表征
  • 2.1 实验概况
  • 2.1.1 实验仪器、试剂及表征手段
  • 2.1.1.1 实验仪器
  • 2.1.1.2 实验药剂
  • 2.1.1.3 X射线衍射
  • 2.1.1.4 扫描电子显微镜及能谱
  • 2.1.1.5 透射电子显微镜和高分辨透射电镜
  • 2.1.1.6 热重-差热分析
  • 2.1.1.7 拉曼光谱(Raman Spectrography)
  • 2吸附-脱附脱附(BET)'>2.1.1.8 N2吸附-脱附脱附(BET)
  • 2.1.1.9 紫外光谱
  • 2.2 二氧化硅薄膜的制备及表征
  • 2.2.1 薄膜制备
  • 2.2.2 二氧化硅薄膜的表征与讨论
  • 2.2.2.1 XRD表征
  • 2.2.2.2 SEM表征
  • 2.2.2.3 TEM表征
  • 2.2.2.4 拉曼光谱
  • 2自组装薄膜形成的机理'>2.3 SiO2自组装薄膜形成的机理
  • 2.4 本章小结
  • 2薄膜的形成条件及性质研究'>3 SiO2薄膜的形成条件及性质研究
  • 3.1 阳离子表面活性剂在成膜中的作用
  • 3.1.1 实验步骤
  • 3.1.2 XRD表征
  • 3.1.3 TEM表征
  • 3.1.4 结论
  • 3.2 高分子稳定剂在成膜中的作用
  • 3.2.1 明胶的作用
  • 3.2.1.1 实验步骤
  • 3.2.1.2 XRD表征
  • 3.2.1.3 SEM表征及元素分析(EDS)
  • 3.2.1.4 TEM表征
  • 3.2.1.5 机理探讨
  • 3.2.2 其它高分子稳定剂的作用
  • 3.3 碱的种类对成膜的影响
  • 2薄膜'>3.3.1 使用三乙醇胺制备SiO2薄膜
  • 3.3.1.1 实验步骤
  • 3.3.1.2 实验现象
  • 3.3.2 XRD表征
  • 3.3.3 TEM表征
  • 2纳米结构薄膜的动力学研究'>3.4 SiO2纳米结构薄膜的动力学研究
  • 3.5 煅烧实验
  • 3.5.1 无明胶的薄膜的BET表征
  • 3.5.2 TG表征
  • 3.5.3 XRD表征
  • 3.5.4 加入明胶的薄膜的BET表征
  • 3.5.5 SEM表征
  • 3.5.6 TEM表征
  • 3.5.7 机理分析
  • 3.6 本章小结
  • 2薄膜的浸泡与改性实验'>4 SiO2薄膜的浸泡与改性实验
  • 4.1 用去离子水浸泡
  • 4.2 用0.05mol/L硝酸银溶液浸泡
  • 4.2.1 实验步骤
  • 4.2.2 XRD表征
  • 4.2.3 SEM表征及元素分析(EDS)
  • 4.2.4 TEM表征
  • 4.2.5 TG表征
  • 4.2.6 不同温度煅烧后负载薄膜XRD表征
  • 4.2.7 紫外光谱
  • 4.2.8 Raman光谱
  • 4.3 本章小结
  • 2/TiO2二元氧化物空气—水界面膜的制备'>5 SiO2/TiO2二元氧化物空气—水界面膜的制备
  • 5.1 实验步骤
  • 5.2 XRD表征
  • 5.3 TG表征
  • 5.4 TEM表征
  • 5.5 Raman光谱
  • 5.6 机理讨论
  • 5.7 本章小结
  • 结论
  • 致谢
  • 参考文献
  • 论文投稿情况
  • 相关论文文献

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