介孔二氧化硅納米顆粒的制備、改性及其應(yīng)用研究.pdf

1、近年來(lái)，介孔二氧化硅納米材料（MSNs）已經(jīng)吸引了廣泛的注意，由于其在催化、吸附分離和載藥等領(lǐng)域存在巨大的潛在利用價(jià)值。大量的研究工作已經(jīng)表明，介孔二氧化硅自身復(fù)雜的框架結(jié)構(gòu)、內(nèi)部的孔道結(jié)構(gòu)以及外在形貌等都對(duì)其實(shí)際應(yīng)用具有重要影響。不僅如此，許多功能團(tuán)也被嫁接到介孔硅上以拓展其應(yīng)用，這是因?yàn)楣δ芑榭坠枘芎芎玫貙?shí)現(xiàn)有機(jī)體功能性與無(wú)機(jī)體的大比表面積和高穩(wěn)定性相結(jié)合的可能。本論文中，我們提出了一些新的思路來(lái)合成介孔二氧化硅材料，并且成功制備

2、出了一系列小粒徑的介孔二氧化硅及其功能化產(chǎn)物，此外還將它們運(yùn)用到了實(shí)際應(yīng)用上。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　1.以正硅酸乙酯（TEOS）為硅源和十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）為表面活性劑，利用8種不同的小分子有機(jī)胺（SOAs；四羥乙基乙二胺、四羥丙基乙二胺、四乙基乙二胺和羥乙基六氫均三嗪）和含氮雜環(huán)化合物（NCHCs；1,8-雙二甲氨基萘、咪唑、哌嗪和吡啶基哌嗪）為催化劑合成了一系列小粒徑單分散的二氧化硅顆粒；并考察以四羥乙基乙二胺（

3、THEEDA）為催化劑所合成的介孔材料的分散性和增透/防霧應(yīng)用效果，以及改變THEEDA/TEOS對(duì)所合成材料結(jié)構(gòu)和形貌的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：我們不僅首次利用這8種催化劑成功合成了一系列小粒徑單分散的二氧化硅納米顆粒，而且通過選取不同的SOAs和NCHCs還能有效地調(diào)節(jié)單分散介孔硅顆粒的粒徑、孔徑以及比表面積等性質(zhì)。同時(shí)，對(duì)于以THEEDA為催化劑所合成介孔材料，通過改變THEEDA/TEOS的摩爾比例，也能很好地調(diào)控其顆粒的粒徑、孔徑

4、和比表面積的增加，以及大幅度提高材料孔道的有序化程度。此外，研究結(jié)果也進(jìn)一步表明以 THEEDA為催化劑合成的介孔材料所制備的溶膠具有良好的分散性、溶膠穩(wěn)定性以及增透/防霧的應(yīng)用效果。
　　2.針對(duì)以THEEDA為催化劑制備的介孔二氧化硅納米顆粒進(jìn)行巰基功能化處理，巰基改性后的介孔硅顆粒在處理Au3+和Hg2+重金屬離子時(shí)顯示其良好的吸附性能。通過場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡（FE-SEM）、透射電鏡（TEM）、動(dòng)態(tài)光散射儀（DLS）、N2吸附

5、脫附和X射線衍射儀（XRD）等一系列儀器對(duì)其樣品進(jìn)行了進(jìn)一步表征，測(cè)試結(jié)果表明：這些顆粒都保持了原有的球形結(jié)構(gòu)、均一的粒徑（約30-40 nm）、大的比表面積（約500 m2/g）和孔容（>1.6 cm3g-1）以及狹小的孔徑分布（<3 nm）。功能化后的納米顆粒對(duì)重金屬離子Au3+和Hg2+有良好的吸附性能，而且在重金屬離子Au3+的檢測(cè)和回收方面有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
　　3.在陽(yáng)離子表面活性劑CTAB作模板劑的堿性條件下，通過共

6、縮聚TEOS和具有疏水烷烴鏈的有機(jī)烷氧基硅烷（（RSi(OR`)3,R=C3H7,C8H17,C12H25）的方法，有機(jī)官能團(tuán)被成功的嫁接到二氧化硅顆粒表面。通過場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡、透射電鏡、X射線衍射儀、傅里葉變換紅外光譜儀和 N2吸附脫附和等一系列儀器對(duì)其樣品進(jìn)行表征，實(shí)驗(yàn)表征結(jié)果表明：這些球形的功能化介孔二氧化硅顆粒都具有有序的2D六方結(jié)構(gòu)以及大比表面積（>1000 m2g）、大孔容（>1.2 cm3g-1）、較窄的孔徑分布（2.7