自催化反應制備ZnO-SiO2和Ag-ZnO-SiO2納米復合材料及再功能化.pdf

1、進入二十一世以來，納米材料的合成以及應用技術取得了突飛猛進的進展。在眾多的納米金屬粒子中，納米氧化鋅是研究廣泛的材料之一。它是一種具有禁帶寬度為3.37eV的半導體，在室溫下的機子束縛能是60meV，各種環(huán)境下有著非常穩(wěn)定的性質，被廣泛應用于光電子學研究，催化研究和傳感器指示等研究領域。ZnO納米粒子在光學和光催化有著獨特性質；在光學上，當ZnO納米粒子的尺寸改變時，熒光發(fā)光峰位也會發(fā)生改變。本文采用了一種全新的利用分子自催化方式來合成

2、ZnO/SiO2納米復合材料的方法，利用反應分子內部的自催化基團，催化外加硅源的水解縮合，使制備的納米氧化鋅前驅體被水解生成的Si-O-Si網(wǎng)絡體系包裹在里面。最后，通過高溫原位煅燒法，制備成了ZnO/SiO2納米粒子。在合成過程中，通過改變催化基團在分子中的位置、硅源的滴加順序和方法，能夠調控產(chǎn)物的尺寸分布和形貌。本文主要的研究工作有如下幾個方面。
　　1.使用β-丙氨酸和氧化鋅在70℃水浴下反應生成β-丙氨酸鋅的金屬鹽，然后把

3、正硅酸乙酯加入到β-丙氨酸的水和乙醇混合溶液中，在鋅的金屬鹽中自帶質子化的氨基的催化作用下，TEOS水解縮合生成SiO2，將前驅體分子β-丙氨酸鋅包裹在里面。經(jīng)高溫原位煅燒法除去有機鏈，生成ZnO/SiO2納米復合材料。通過掃描電子顯微鏡，透射電子顯微鏡，X射線衍射，熒光激發(fā)-發(fā)射光譜，熒光顯微鏡，傅里葉變換紅外光譜等表征，對制備的ZnO/SiO2納米復合材料組成和微觀結構表征。證明了當催化基團位于金屬鋅的前驅體上時，通過分子內連續(xù)自催

4、化可以成功合成具有熒光性的ZnO/SiO2納米復合材料。
　　2.使用氧化鋅和溴乙酸在40℃水浴反應生成鋅的有機金屬鹽溴乙酸鋅，然后將混合好的硅源——3-氨丙基三乙氧基硅烷和正硅酸乙酯的乙醇溶液逐步加入到溴乙酸鋅溶液中。3-氨丙基三乙氧基硅烷在作為硅源的同時，利用含有質子化氨基的催化作用可以連續(xù)自催化硅源水解縮合，形成Si-O-Si網(wǎng)絡，使制備好的鋅有機鹽溴乙酸鋅位于網(wǎng)絡的內部。通過原位高溫煅燒，得到了ZnO/SiO2納米復合材料

5、。經(jīng)過相應的表征方法，證明了當催化基團位于外加硅源時，同樣可以通過分子自催化制備出具有熒光性和光催化性的ZnO/SiO2納米復合材料。我們通過改變硅源的加入方法來探索對于該納米材料熒光性能的影響。結果表明，當硅源加入方法發(fā)生變化時，ZnO/SiO2納米復合材料熒光性也會發(fā)生變化。
　　3.提高ZnO/SiO2納米復合材料催化性，擴大催化劑的使用范圍。我們利用外加硅源3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)中的溴的位點，引入銀元素。把制