层状脲醛树酯—二氧化硅杂化材料的合成与表征

摘要

无机有机杂化材料由于具有有机材料的结构多样性和无机材料的机械稳定性等双重优点，已经被材料学家广泛研究．有机一二氧化硅杂化材料是一种典型的有机无机杂化材料．它在催化领域，光学材料和磁学材料等方面有良好的应用价值。仍然是材料研究的一个热点。关于杂化二氧化硅的合成方法，文献报导中涉及到两种：一种是嫁接法，既对二氧化硅材料有机功能化，其实质是对二氧化硅表面进行修饰：另一种是共聚法，该过程除了使用有机硅，还使用了模板剂．二者共同的优点就是能保持二氧化硅原有的结构．嫁接法的缺点是形成孔堵塞．而共聚法的缺点则是随着有机功能化硅源的浓度增加．杂化二氧化硅材料的介孔有序度下降．本论文采用了一步原位合成法，较之前两种合成方法其特点是：合成方法简单，未使用结构导向剂，而且目标材料的形貌多样结构复杂。 本论文在酸性条件下硅溶胶体系中尿素和甲醛聚合反应在55℃的条件下会产生脲醛树脂．氧化硅杂化粉末粒子。这些粒子的平均粒径为1-3μm，表面呈网络结构，而且随着杂化时间的延长或酸度增加，粒子表面变的更加致密。当U/F摩尔比偏离1.0时，我们发现一些大球(约5μm)存在开裂现象．红外分析表明杂化材料在3348、1635、1572和784cm-1处产生了可被归结为线型结构(-[NHCONHCH2]n-)的特征吸收。XRD分析表明这种线型分子可形成氢键(C=O…H-N)导向型的半结晶。热重分析显示有机物的去除发生在200-400℃，微分热重分析表明结晶物种在300℃左右完全分解。杂化样品在空气中煅烧到600 ℃时。二氧化硅粉末仍然保留了原杂化材料粉末的层状形貌。焙烧后氧化硅样品具有典型的第IV类吸附脱附等温线，焙烧样品的吸附脱附等温线中滞后环的形状介于H4和H1/H2之间，显然线型层状脲醛树脂模板的分解、半结晶层状结构的交联以及折叠后的综合结果形成了这种复杂的氧化硅表面结构． 基于实验的结果和结论，本论文提出了脲醛树酯一二氧化硅杂化材料的形成机理：文章认为尿素甲醛摩尔比1.0时聚合形成的有机树脂组分为线性聚酰胺结构(-[NHCONHCH2]n-)。线性聚酰胺分子之间通过羰基和氨基的氢键合作用(C=O…H-N)形成半结晶结构，正是这种线性半结晶的脲醛树酯在氧化硅溶胶体系中作为结构导向剂来调节杂化材料的结构形貌。因此，通过调节脲醛树酯聚合反应，如控制反应时间，反应温度，反应物摩尔比，酸性等条件可以有效改变聚合物氧化硅杂化材料以及氧化硅的层状孔结构特征。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章引言

1.1概述

1.2有机功能化介孔二氧化硅

1.2.1“嫁接”法

1.2.2共缩聚法

1.3溶致液晶

1.4有机物结晶

1.5论文选题

第2章线型脲醛树脂的半结晶模板化作用

2.1简介

2.2实验部分

2.2.1药品和试剂

2.2.2制备

2.2.3表征

2.3结果与讨论

2.3.1尿素甲醛聚合反应中的沉淀现象

2.3.2尿素甲醛线型聚合沉淀过程

2.3.3线型结构的氢键合结晶特征

2.3.4聚合生长的各向异性结构特点

2.4形成机理

2.5本章小结

第3章脲醛树酯聚合物活性模板剂合成复杂结构的微球

3.1前言

3.2实验部分

3.2.1药品和试剂

3.2.2制备

3.2.3表征

3.3结果与讨论

3.3.1二氧化硅的含量

3.3.2扫描电镜(SEM)表征

3.3.3傅立叶变换红外(FT-IR)分析

3.3.4煅烧样品BET分析

3.3.5煅烧样品的SEM表征

3.4形成机理

3.5本章小结

第4章结论与展望

4.1结论

4.2进一步工作方向

致谢

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果