层状液晶体系中TiO2纳米材料的制备及催化性能研究

摘要

层状液晶具有独特的空间结构及微观结构的可调性，使其在模板合成具有特定形貌纳米材料领域中逐渐受到重视。本文选用层状液晶为模板，利用其软物质特性及长程有序性来调控产物的形貌及尺寸。利用偏光显微镜（POM）、小角X射线散射仪（SAXS）确定液晶的相结构；利用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射仪（XRD）、傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）等测试手段对产物进行结构表征。研究内容主要包括以下几个方面：
　　第一部分：以一定浓度的TiOSO4溶液代替TX-100/H2O二元体系中的组分水形成层状液晶为模板，CTAB为包覆剂，分别采用直接沉淀法和水热法，通过在水相中TiOSO4的水解来合成锐钛矿TiO2纳米材料。论文系统研究反应物浓度、CTAB/TX-100质量比等对产物形貌的影响。结果表明，直接沉淀法制备TiO2纳米材料过程中，层状液晶对最终产物的形貌起了较好的模板作用。水热过程中层状液晶溶剂层的限定和包覆剂CTAB的添加对介孔微球的形成起到很重要的引导作用。通过产物对Rh-B的降解来评价其光催化性能，最后提出了可能的形成机理。
　　第二部分：以CTAB/n-C5H11OH/TiOSO4(aq)和CTAB/n-C5H11OH/NH3·H2O(aq)两层状液晶体系混合，采用均匀沉淀法制备锐钛矿TiO2纳米材料。论文系统研究反应物浓度对产物颗粒尺寸及形貌的影响。结果表明，通过调控反应物浓度可以合成具有特定形貌的TiO2纳米材料。最后对不同形貌产物的合成提出可能的形成机理。
　　第三部分：以微乳液中形成的刚性层状液晶：TX-100/正己醇/环己烷/水四元体系为模板，采用均匀沉淀法合成TiO2纳米材料。论文系统研究反应物浓度、O/W体积比对产物形貌及尺寸的影响，并对不同形貌产物的形成机理进行了探讨。结果表明TiO2纳米材料复制了液晶模板的层状结构。
　　本工作通过选用不同组成的层状液晶为模板，制备具有可控形貌的TiO2纳米材料。通过改变液晶组成、反应条件等对产物的形貌进行控制，获得具有可预先设计形貌的TiO2产物，增加了这种方法在各领域中的实际可行性。

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第一章 文献综述

1.1纳米科技

1.2纳米材料的基本知识

1.3制备方法

1.4模板法构建纳米材料的研究进展

1.5 LLC模板法制备纳米材料的研究进展

1.6选题思路和主要内容

第二章 实验部分

2.1药品及试剂

2.2设备及仪器

2.3溶液的配置

2.4溶致液晶和样品的表征

第三章 TX-100/H2O层状液晶体系中TiO2纳米材料的合成研究

3.1引言

3.2溶致液晶的配制

3.3纳米材料的制备

3.4 TiO2光催化性能研究

3.5结果与讨论

3.6形成机理

3.7本章小结

第四章 CTAB/n-C5H11OH/H2O层状液晶体系中TiO2纳米材料的合成研究

4.1引言

4.2溶致液晶的制备

4.3 TiO2纳米材料的制备

4.4结果与讨论

4.5形成机理

4.6本章小结

第五章 TX-100/正己醇/环己烷/H2O层状液晶体系中TiO2纳米材料的合成研究

5.1引言

5.2溶致液晶的制备

5.3纳米材料的制备

5.4结果与讨论

5.5形成机理

5.6本章小结

第六章 结论与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢