以聚酰胺—胺（PAMAM）树形大分子为模板制备氧化锌

论文摘要

氧化锌（ZnO）是一种用途十分广泛的无机功能材料，在日用化工及国防领域有着重要的应用。氧化锌还是新一代宽禁带、直接带隙的多功能Ⅱ-Ⅵ族六方纤锌矿结构半导体材料。随着高科技的迅速发展和对合成新材料的迫切需要，优良性能氧化锌的开发、应用已受到高度重视。聚酰胺-胺（PAMAM）树形大分子是一类有树形结构的聚合物，具有特殊的表面结构和官能团。这种大分子结构规整、精细，表面有大量的-NH2（整代）或-CH2CH2COOCH3（半代）可控基团，内层为空腔结构。本论文使用发散法合成了以乙二胺为核心的0.5～4.0代PAMAM树形大分子。利用大分子的特殊空间及表面结构，合成出具有不同形貌的氧化锌。使用FT-IR、XRD、SEM对氧化锌进行了表征。讨论了大分子模板机理、溶剂和其它条件对氧化锌结构的影响。结果发现：以乙二胺和丙烯酸甲酯为原料，采用发散法在甲醇溶剂中制备出聚酰胺-胺（PAMAM）树形大分子。严格控制反应条件，在30℃下反应24h能够得到高达97％的产率；以不同代树形大分子为模板制备的前驱体在300℃下焙烧都能得到六方晶系纤锌矿结构的ZnO；不同代的树形大分子对氧化锌的结构影响较大。在相同条件下使用2.0G树形大分子制备出晶簇状和零散柱状，长度大约1μm，直径约150nm的氧化锌。使用3.0G树形大分子制备出直径约为400nm，厚度约为20nm六角形片状氧化锌；溶剂对氧化锌的形貌也有影响。1.0G大分子模板在乙醇溶剂中制备的球形氧化锌平均粒径分布在100nm以下。在水溶剂中制备出的氧化锌结构松散，没有明显的几何形状，粒径分布在50～500nm之间。4.0G树形大分子模板在乙醇溶剂中合成出粒径约400nm的六棱短柱状氧化锌晶体；在水溶剂中制备出形状不规整的块状氧化锌，粒径大约为400nm。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 氧化锌的主要应用
• 1.2.1 氧化锌单晶的应用
• 1.2.2 氧化锌粉体的应用
• 1.2.3 氧化锌晶须的应用
• 1.2.4 氧化锌薄膜的应用
• 1.3 氧化锌物理化学性能
• 1.3.1 ZnO晶体结构
• 1.3.2 氧化锌理化性质
• 1.4 氧化锌的制备方法
• 1.4.1 固相反应法
• 1.4.2 气相反应法
• 1.4.3 沉淀法
• 1.4.4 喷雾热解法
• 1.4.5 微乳液法
• 1.4.6 水热合成法
• 1.4.7 溶胶-凝胶法
• 1.4.8 模板法
• 1.5 树形大分子
• 1.5.1 树形大分子的结构
• 1.5.2 树形大分子的种类
• 1.5.3 树形大分子的制备方法
• 1.5.4 树形大分子的医学用途
• 1.5.5 树形大分子在化学领域的应用
• 1.6 选题的意义
• 第2章 树形大分子及氧化锌的制备
• 2.1 引言
• 2.2 聚酰胺-胺树形大分子的合成方法
• 2.3 制备大分子的实验试剂与仪器
• 2.3.1 实验试剂
• 2.3.2 实验仪器
• 2.4 大分子合成的实验步骤
• 2.5 制备氧化锌的实验仪器及试剂
• 2.5.1 实验仪器
• 2.5.2 实验试剂
• 2.6 制备氧化锌的实验步骤
• 2.7 本章小结
• 第3章 树形大分子的表征及工艺条件优化
• 3.1 红外分析
• 3.1.1 半代RAMAM的FT-IR分析
• 3.1.2 整代PAMAM的FT-IR的分析
• 3.2 核磁共振谱分析
• 3.3 元素分析
• 3.4 反应条件的优化
• 3.4.1 试剂的纯化及单体的用量
• 3.4.2 反应温度的影响
• 3.4.3 反应时间的影响
• 3.5 本章小结
• 第4章 模板法制备氧化锌的表征及机理分析
• 4.1 引言
• 4.2 氧化锌的表征
• 4.2.1 一代PAMAM模板制备氧化锌的表征
• 4.2.2 二代PAMAM模板制备氧化锌的表征
• 4.2.3 三代和四代PAMAM制备氧化锌的表征
• 4.3 氧化锌形成的机理
• 4.4 不同代数的大分子对ZnO结构的影响
• 4.5 不同的溶剂对ZnO结构的影响
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的研究成果
• 致谢