二氧化鈦納米刺球及核殼結(jié)構(gòu)的制備與其性能表征.pdf

1、納米核殼結(jié)構(gòu)材料作為一種新型的納米復合材料,在納米科學領(lǐng)域逐漸成為一個重要的研究熱點和發(fā)展趨勢,核殼結(jié)構(gòu)之所以備受全球科研工作者的青睞,是由于核殼結(jié)構(gòu)相對于單一組分的納米材料,它的物化性質(zhì)有著十分顯著的改善,這對于提高該材料在其他領(lǐng)域的應用價值有著重要的意義。
　　 本論文采用溶膠.凝膠法、軟模板法和反相微乳液法制備具有光催化活性的TiO2作為殼層的核殼結(jié)構(gòu)納米材料和SiO2作為殼層的核殼結(jié)構(gòu)納米材料,而最主要的研究內(nèi)容是用溶膠

2、-凝膠法并結(jié)合刻蝕.生長法制備出表面刺狀的TiO2納米粒子和表面刺狀的TiO2核殼結(jié)構(gòu)的納米粒子,探索其刻蝕.生長機理以及不同刻蝕程度對光催化活性的影響;并同時研究溶膠.凝膠法、軟模板法和反相微乳液法制備核殼結(jié)構(gòu)的納米粒子的優(yōu)缺點。
　　 采用溶膠-凝膠法并結(jié)合刻蝕-生長法制備的表面刺狀的TiO2納米結(jié)構(gòu)經(jīng)掃描電鏡(SEM)和透射電鏡(TEM)表征,表征結(jié)果表明納米的刺球結(jié)構(gòu)明顯,其內(nèi)部疏松多孔:動態(tài)光散射(DLS)數(shù)據(jù)表明了所

3、制備的刺球形TiO2納米粒子的粒徑分布較為均一,粒徑為420 nm左右且具有較好的單分散性。與此同時,將所獲得的不同的TiO2納米結(jié)構(gòu)應用于光催化性質(zhì)的表征,其結(jié)果表明焙燒后的TiO2納米刺球具有銳鈦礦型結(jié)構(gòu),并有著良好的光催化性能。其刻蝕-生長機理初步推斷為先刻蝕再生長的Ostwald ripening(奧斯瓦熟化)機理,即介孔晶體在熱力學控制下,經(jīng)過長時間的緩慢刻蝕再生長過程從而達到熱力學較穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。該方法相比較現(xiàn)有成熟的水熱法制

4、備TiO2納米刺球的方法而言,所需要的設備和步驟都相對簡單,反應條件溫和可控,較易實現(xiàn)刺球型納米粒子的大量合成并且適用于復雜的TiO2納米結(jié)構(gòu)的改性,也可作為制備TiO2核殼結(jié)構(gòu)和改性摻雜結(jié)構(gòu)的表面形貌的基本方法。將合成的TiO2納米刺球做光催化性能表征,相對于沒有刻蝕-生長的TiO2納米球的光催化性能有了大大提高,擴展了該結(jié)構(gòu)在光催化領(lǐng)域的應用。
　　 采用囊泡作為軟模板的方法制備Au@SiO2核殼分離的納米粒子。通過設計實驗

5、優(yōu)化了實驗條件,探索各種組分在制備過程中的作用和最佳用量。如:3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)的加入與否決定了正硅酸四乙酯(TEOS)是否能在囊泡表面發(fā)生水解成殼;雙十二烷基二甲基溴化銨(DDAB)的用量決定了囊泡形成的效率和尺寸;TEOS的用量和反應的溫度決定了合成產(chǎn)物的形貌。
　　 采用正己烷/DDAB/水三相形成的穩(wěn)定微乳液滴作為模板,控制油溶性的TEOS在微乳液兩相的界面上水解,從而制備出了SiO2包裹水或水溶液的納