基于三嵌段共聚物模板自组装的纳米氧化物的制备与研究

摘要

目前制备二氧化硅的技术有很多，相比于二氧化硅传统的制备方法，模板自组装技术有着显著地优势。利用模板自组装技术来制备纳米二氧化硅的过程中，模板本身既是定型剂，又是稳定剂，通过改变其形状和尺寸可以实现对材料结构的预期调控；此外，实验装置简单、操作容易，节省药品且不污染环境。这符合可持续发展的基本要求，是制备纳米材料中的一种非常实用、有效的方法，有广阔的发展空间。
　　本论文中选用不同的三嵌段共聚物模板溶液与前驱体溶液混合制备纳米材料，研究模板的种类、浓度等对纳米材料制备的影响。通过掺杂探讨杂质金属氧化物对介孔二氧化硅的影响。使用XRD、SEM、FTIR等技术对合成的纳米材料进行表征，通过对图谱的比较分析，可得到以下结论：
　　Pluronic两亲性三嵌段共聚物在溶剂中通过自组装可生成空间网络结构，但胶束形态、网络结构与PEO、PPO嵌段的大小有很大的关系。
　　模板的种类、浓度会对纳米二氧化硅的制备会造成一定的影响。
　　前驱体TEOS在无水乙醇中会发生水解产生硅酸，与模板溶液混合后，硅酸分子与模板分子间存在氢键作用，最终形成稳定的复合物溶液；若掺杂醋酸锌，醋酸锌分子会进入复合物的间隙中，活动性受到限制，硅酸与模板分子间的氢键减弱；若掺杂钛酸四乙酯，钛酸四乙酯分子会取代硅酸分子的部分位置，与模板分子间生成氢键。
　　实验合成的二氧化硅是非晶体结构，纳米颗粒呈球状。
　　若在前驱体中掺杂锌或钛，得到硅-锌氧化物或硅-钛氧化物为非晶体结构介孔薄膜。