兩親型杯芳烴合成及其對ZnO微納結構調控研究.pdf

1、杯芳烴作為超分子主體化合物，其獨特的空腔大環(huán)結構，為眾多化學研究提供了有利環(huán)境而備受矚目。近年來，間苯二酚杯芳烴因其合成簡單，優(yōu)異的物理和化學性質，并且通過兩親功能修飾，其在分子識別、熒光探針、藥物包埋、自組裝有序組合體以及納米材料合成方面具有顯著應用。而功能化修飾后的杯芳烴可以作為保護劑和誘導劑調控不同形貌和尺寸的微納材料的制備，則是一個極為有意義的探索，將為微納材料的調控提供新思路、新方法，是值得研究的課題。本文從膠體與界面化學的原

2、理出發(fā)，合成了一種新穎的兩親型杯芳烴型表面活性劑，對其理化性質進行了表征與分析，并成功將其運用于調控ZnO微納材料的制備中，實現(xiàn)了球狀ZnO和花狀ZnO的合成，并對形成機理、理化性質以及光催化應用等方面進行了應用研究。在球狀ZnO微納材料的調控和性質研究實驗中，主要討論了反應條件對形貌的影響，并重點考察了其形成機理，接著對其光催化性能進行分析，提出催化機制;在花狀ZnO的調控制備中，重點探討了硝酸鋅和表面活性劑的用量對形貌和尺寸的影響，

3、接著對其光催化降解甲基紫溶液進行研究，對其表現(xiàn)出較好催化性進行了重點分析，提出催化機制。實驗中制備的微納材料形貌及結構性質分別通過SEM、TEM、XRD、TG、FT-IR等測試手段進行表征和分析。
　　本文的主要研究內容如下:
　　1、本文首先以間苯二酚為原料，參照文獻方法合成了間苯二酚杯[4]芳烴，再在杯芳烴C-2位置上引入醛基，接著與丙二酸二甲酯反應，并水解獲得了目標產(chǎn)物間苯二酚杯[4]芳烴羧酸(TTCC)，利用核磁共振

4、、紅外等手段對產(chǎn)物進行了表征，同時對其水溶液進行了研究。通過起泡和穩(wěn)泡性能測試結果，我們發(fā)現(xiàn)，TTCC表面活性劑具有很好的起泡和穩(wěn)泡性能，利用吊片法和電導率法對其臨界膠束濃度進行了測定，具有較低的臨界膠束濃度，為0.13mM，測定結果與熒光光譜以及紫外可見光譜結果一致。
　　2、利用兩親型杯芳烴TTCC表面活性劑為保護劑，硝酸鋅為鋅源，氨水為絡合劑，通過簡單常壓回流的方法制備了形貌和尺寸均一的ZnO微球，其直徑在800～1000n

5、m范圍內，是由20～30nm的納米顆粒在TTCC的誘導下組裝而成。ZnO微球的XRD表征該樣品為六角纖鋅礦結構，并考察了不同反應條件對樣品形貌和尺寸的影響。研究發(fā)現(xiàn)，煅燒后的白色ZnO具有介孔結構，TTCC表面活性劑在樣品的合成過程中不僅起到了調控納米材料的形貌作用，同時還參與其骨架組成，結果分別得到了SEM、TEM、TG以及FT-IR等驗證。采用甲基紫水溶液為模型反應，評價了ZnO的光催化活性。結果表明，800℃煅燒前后的ZnO對甲基

6、紫染料均表現(xiàn)出很好的光催化效果。
　　3、利用兩親型杯芳烴間苯二酚己基杯[4]芳烴(TTO)為誘導劑，硝酸鋅為鋅源，氨水為絡合劑，同樣利用簡單回流方法制備出了形貌和尺寸均一花狀ZnO微納結構，通過SEM、TEM可知花狀ZnO的粒徑約為1μm，花瓣是由長度500nm，寬為200nm的納米片組成。XRD結果顯示合成的樣品具有六角纖鋅礦結構，且是沿著(002)晶面生長，其結果也得到了HR-TEM照片的驗證。TG結果表明TTO在花狀ZnO

7、的合成過程中不僅起到了很好的誘導作用，同時可能與ZnO形成某種作用力吸附在其表面而呈現(xiàn)粉色，結果得到了接觸角測定結果的支撐。接著考察了不同TTO及硝酸鋅用量對花狀ZnO形貌和尺寸的影響。運用FT-IR及UVDRS對花狀ZnO的光學性能進行測試，結果表明花狀ZnO不僅可以吸收紫外光，同時也可吸收可見光。在對甲基紫染料的光降解實驗中表現(xiàn)出很高的催化活性，紫外光照射18min，脫色率可達96.6％，可見光照射270min，脫色率可到67.9％