二氧化鈦?zhàn)越M裝材料的制備及其性能研究.pdf

1、自組裝法來(lái)制備無(wú)機(jī)納米材料是目前的研究熱點(diǎn)，自組裝法不需要精密的儀器和大量的能量耗損，在低損耗、低成本的條件下，快速制備具有特殊形貌的無(wú)機(jī)納米材料。二氧化鈦納米材料一直以來(lái)都吸引著人們目光，近年來(lái)，二氧化鈦材料正在探索包括色譜分離、光催化氧化還原反應(yīng)和水分解、染料敏化太陽(yáng)能電池、鋰離子電池、氣體傳感器和藥物遞送載體在內(nèi)的新穎且極有前景的應(yīng)用。本論文利用自組裝法制備了兩種具有特殊形貌的二氧化鈦納米材料，一方面是以表面活性劑為軟模板，自組裝

2、制備具有半球形形貌的二氧化鈦顆粒;另一方面通過(guò)酸解纖維素微晶（Microcrystalline Cellulose，MCC）制備棒狀的纖維素納米晶(Cellulose Nanocrystals，CNC)來(lái)作為硬模板，混合二氧化鈦的前驅(qū)體水解物質(zhì)，在纖維素納米晶的自組裝過(guò)程中制備具有手性層狀結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料。具體內(nèi)容如下:
　　1、在疏水有機(jī)溶劑中溶解二氧化鈦的有機(jī)前驅(qū)體鈦酸正四丁酯(Tetrabutyl titanate，TBT)以

3、及控制產(chǎn)物形貌的表面活性劑，控制反應(yīng)溫度及濕度，在敞口玻璃容器中利用簡(jiǎn)單的界面自組裝法制備具有半球形形貌的水解產(chǎn)物，最終在450℃空氣氛圍下煅燒3h，得到粒徑約為1μm的半球形二氧化鈦納米顆粒。
　　2、通過(guò)硫酸水解MCC制備棒狀的CNC，由于磺酸基團(tuán)能夠螺旋接枝在CNC表面，因此CNC能夠在一定濃度下形成具有手性螺旋結(jié)構(gòu)的液晶態(tài)。通過(guò)TEM觀察發(fā)現(xiàn)CNC的長(zhǎng)度約為200nm，直徑約為10nm;FT-IR結(jié)果表明酸解過(guò)程沒(méi)有改變M

4、CC和CNC的化學(xué)結(jié)構(gòu);XRD結(jié)果表明對(duì)比MCC，CNC的結(jié)晶度有明顯提高。在偏光顯微鏡下觀察純CNC懸浮液制備的薄膜，發(fā)現(xiàn)其在偏振光下有雙折射現(xiàn)象，整體呈現(xiàn)藍(lán)色。
　　3、在CNC懸浮液中緩慢混合TBT，自然環(huán)境下干燥成膜。CNC在成膜過(guò)程中自組裝成手性螺旋結(jié)構(gòu)，TBT的水解產(chǎn)物在此過(guò)程中均勻的附著于CNC周?chē)餐瑓⑴c自組裝過(guò)程。在偏光顯微鏡以及SEM下觀察發(fā)現(xiàn)，TBT的水解產(chǎn)物良好的混合在CNC手性向列結(jié)構(gòu)中，隨著CNC含量