基于有序介孔HSiO1.5的介孔材料功能化方法研究

摘要

有序介孔氧化硅材料具有规则孔道结构和有序均一且可调控的孔径，其比表面积高，水热稳定性好，这些优点使得介孔材料在催化、半导体工业、环境保护、药物缓释、能量储存等多领域都具有引人注目的应用前景。经过近二十年来对介孔材料的深入研究，其合成已不仅仅局限于单纯地制备具有介孔骨架的硅基/非硅基材料，而是注重将有机功能组分引入有序介孔材料骨架中，这样合成的有序介孔复合材料不仅保留了介孔材料的结构优势，且同时又结合了有机功能组分的化学特性，具有多重优势，其合成方法也因此受到了极大的关注。本文以有序介孔HSiO1.5材料为基础，研究了其功能化的新方法，主要内容如下:
　　 1，以EO20PO70EO20(P-123)表面活性剂为结构引导因子，三乙氧基硅烷为硅源，制备了孔径为10nm的有序介孔HSiO1.5新型介孔材料。TEM照片表明其具有有序排列的二维六方孔道结构，并通过FT-IR及固体核磁NMR分析其表面分布有Si-H基团及其结构主要组分。通过改变结构辅剂的添加量，还可以对介孔材料的孔径大小的宏观形貌进行一定程度的调节。
　　 2，利用氢化硅烷化的方法，通过硅氢加成反应中的热加成反应，以十一烯酸为功能分子，有序介孔HSiO1.5材料为基础合成了表面具有羧基烷链的有序介孔复合材料，并通过红外光谱FT-IR、EDS元素分析、NMR固体核磁硅谱和碳谱分析证明了接枝成功，透射电子显微镜TEM照片、N2低温吸附实验及小角度X射线衍射分析表明材料功能化后保留了有序介孔材料的结构特性，TGA热失重分析结果表明其有机功能组分的接枝率达到9.0wt％。
　　 3，通过紫外介导的硅氢加成反应，以3-烯丙氧基-2-羟基-1-丙烷磺酸钠盐为功能分子，有序介孔HSiO1.5材料为基础合成了表面具有磺酸基团的有序介孔复合材料，并通过上述方法分析证明了接枝成功，TEM照片、SAXS分析及N2低温吸附实验证明功能化后仍保持了有序介孔结构，TGA热失重分析结果表明其有机功能组分的接枝率可达8.5wt％。
　　 4，通过旋涂法，以P-123表面活性剂为结构引导因子，三乙氧基硅烷为硅源，HCl溶液为催化剂，研究了介孔薄膜型材料的制备方法，并通过多次实验和结构表征确定了各合成原料间的最佳参数比关系以及旋涂仪旋转平台的转速和旋涂时间，从而合成了具有二维六方孔道结构的介孔HSiO1.5薄膜材料。该薄膜材料具有与粉末型介孔HSiO1.5材料相似的化学结构，且孔径均一有序。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 有序介孔材料

1．1．1 有序介孔材料的概念

1．1．2 有序介孔材料的发展和分类

1．2 有序介孔材料的合成

1．2．1 合成机理

1．2．2 合成方法

1．3 有序介孔有机／无机复合材料(功能化)的制备方法

1．3．1 直接接枝法制备有序介孔复合材料

1．3．2 共聚法制备有序介孔复合材料

1．3．3 桥键法PMOs

1．4 有序介孔材料的应用

1．4．1 催化性能

1．4．2 分离吸附

1．4．3 药物控释

1．4．4 环境保护

1．5 选题意义

参考文献

第二章 有序介孔HSiO1．5材料的制备

2．1 引言

2．2 实验材料和仪器

2．2．1 实验试剂

2．2．2 实验仪器

2．3 有序介孔HSiO1．5材料的制备与表征

2．3．1 制备步骤

2．3．2 样品表征与分析

2．4 结果与讨论

2．4．1 合成机理

2．4．2 红外光谱分析FT-IR

2．4．3 固体核磁共振NMR波谱

2．4．4 TEM透射电子显微镜分析

2．4．5 小角度X射线衍射SAXS分析

2．4．6 N2吸附比表面积与孔径分析

2．5 本章小结

参考文献

第三章 热加成法合成有序介孔HSiO1．5复合材料

3．1 引言

3．2 实验材料和仪器

3．2．1 实验试剂

3．2．2 实验仪器

3．3 热加成法实验步骤及表征

3．3．1 制备步骤

3．3．2 样品表征

3．4 结果与讨论

3．4．1 红外光谱分析FT-IR

3．4．2 EDS元素分析

3．4．3 固体核磁共振NMR波谱分析

3．4．4 TGA热重分析

3．4．5 透射电子显微镜TEM分析

3．4．6 小角度X射线衍射SAXS分析

3．4．7 N2吸附比表面积与孔径分析

3．5 本章小结

参考文献

第四章 紫外介导法合成有序介孔HSiO1．5复合材料

4．1 引言

4．2 实验材料与仪器

4．2．1 实验试剂

4．2．2 实验仪器

4．3 紫外介导合成法实验步骤与表征

4．3．1 制备步骤

4．3．2 样品表征

4．4 结果与讨论

4．4．1 红外光谱分析FT-IR

4．4．2 EDS元素分析

4．4．3 固体核磁共振NMR波谱分析

4．4．4 TGA热重分析

4．4．5 透射电子显微镜TEM表征

4．4．6 小角度X射线衍射SAXS分析

4．4．7 N2吸附比表面积及孔径分析

4．5 本章小结

参考文献

第五章 有序介孔HSiO1．5薄膜材料的制备

5．1 引言

5．2 实验仪器与试剂

5．2．1 实验试剂

5．2．2 实验仪器

5．3 实验步骤和表征

5．3．1 实验准备

5．3．2 制备步骤

5．3．3 样品表征

5．4 结果与讨论

5．4．1 红外光谱分析FT-IR

5．4．2 透射电子显微镜TEM表征

5．4．3 拉曼表征

5．5 本章小结

参考文献

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

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