TiO2微球的合成及其自組裝研究.pdf

1、TiO2材料因具有高折射率和可見-近紅外光區(qū)低吸收的特點，成為優(yōu)良的制備光子晶體的備選材料。因為組裝單元的單分散性和Zeta電位對光子晶體的制備是非常重要的，故而控制合成高Zeta電位的單分散的TiO2納米微球一直是光子晶體領(lǐng)域一個熱點話題。由于鈦源高水解特性導(dǎo)致水解過程中的連續(xù)成核和生長，從而影響產(chǎn)物的形貌和單分散性，為了解決這個問題，人們一直致力于抑制鈦源水解速度以控制產(chǎn)物形貌單分散性的研究。本論文的主要內(nèi)容為研究不同配體體系對溶膠

2、-凝膠法合成TiO2納米微球的作用，同時通過探索合成條件制備出粒徑均一的合適大小的TiO2納米微球，并研究了單分散TiO2納米微球的自組裝現(xiàn)象。
　　在溶膠-凝膠反應(yīng)體系中，往往需要加入配體來降低鈦源的水解速度。在反應(yīng)體系中加入一元飽和脂肪酸為配體，羧基能與鈦酸正丁酯發(fā)生置換反應(yīng)，生成水解能力弱的羧酸鹽，因而有利于粒徑窄分布的形貌規(guī)整的TiO2的合成，通過改變酸的碳鏈長度、用水量和反應(yīng)溫度來調(diào)節(jié)產(chǎn)物的形貌和粒徑。
　　通過一

3、元飽和脂肪酸配體體系合成的TiO2產(chǎn)物由于顆粒表面烷基團(tuán)的存在而表現(xiàn)出疏水性，為了制備更適合組裝光子晶體的表面親水、電位可調(diào)的TiO2產(chǎn)物，本論文進(jìn)一步選擇了一種雙官能團(tuán)化合物巰基乙酸，在巰基乙酸配體體系中，調(diào)節(jié)C2H5OH/H2O摩爾比，可以得到粒徑范圍為180-280nm的單分散TiO2納米微球，其規(guī)律是隨加水量的增加，粒徑逐漸減小，同時制備的TiO2納米微球表面由于有酸性基團(tuán)SH的存在，因此通過調(diào)節(jié)pH可以改變其Zeta電位，從而

4、有利于光子晶體的制備。
　　在本論文中，研究了不同碳鏈長度的一元飽和脂肪酸對TiO2納米微球形貌和粒徑的影響，通過改變反應(yīng)過程中的反應(yīng)條件可以合成出多種粒徑的TiO2納米微球;同時首次將巰基乙酸引入了溶膠-凝膠法并制備出粒徑可調(diào)的單分散的TiO2納米微球，并對不同pH條件下的TiO2膠體溶液進(jìn)行了Zeta電位測試。
　　應(yīng)用水/空氣相界面法和油/水相界面法兩種自組裝方法研究了不同配體體系合成的單分散TiO2納米微球的自組裝現(xiàn)