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《二元陰、陽離子表面活性劑調(diào)控合成不同形貌的介孔二氧化硅-論文.pdf》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。
1、V01．35高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報(bào)No．92014年9月CHEMICALJOURNALOFCHINESEUNIVERSITIES1864～l870doi：10．7503／cjcu20140371二元陰、陽離子表面活性劑調(diào)控合成不同形貌的介孔二氧化硅彭策，牟嗚薇，謝詩航，蔡強(qiáng)(1．清華大學(xué)材料科學(xué)與工程系，北京100084；2．海南大學(xué)材料與化工學(xué)院，海口570228)摘要經(jīng)過簡單的水熱處理，以二元陰、陽離子表面活性劑[十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)和十二烷基磺酸鈉(SDS)分別作為陽離子表面活性劑和陰離子表面活性劑]為模板
2、劑合成了不同形貌的介TL-氧化硅．通過調(diào)控2種表面活性劑摩爾分?jǐn)?shù)R(R=n(SDS)／[n(SDS)+n(CTAB)])，合成了多種形貌的介孔二氧化硅．對(duì)合成的不同形貌樣品通過掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、x射線粉末衍射儀(XRD)及比表面和孔隙分析儀進(jìn)行了表征．結(jié)果表明，隨著值從0．01變化到0．50，介孔二氧化硅的形貌經(jīng)歷了一系列規(guī)律性的變化，出現(xiàn)了二維六方、層狀相和反相堆積的形貌：在R=0．0l一0．18之間，主要產(chǎn)物為六方相棒狀結(jié)構(gòu)，且長徑比隨著R值增大而增大；在R=0．20—0．28之間
3、主要得到空心泡狀結(jié)構(gòu)且具有明顯的演變過程；在R=0．32～0．40之間發(fā)生了多層囊泡到單層囊泡的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變；當(dāng)值超過一定范圍時(shí)會(huì)產(chǎn)生反相堆積的形貌．分析認(rèn)為，SDS在加入過程中通過影響堆積參數(shù)g影響膠束的形貌變化，調(diào)控了不同形貌介孔二氧化硅的合成．各階段產(chǎn)物形貌和值的變化有直接關(guān)系，可通過改變R值來合成特定形貌的產(chǎn)物．關(guān)鍵詞形貌調(diào)控；介孔二氧化硅；陰、陽離子表面活性劑；結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變；組裝中圖分類號(hào)0613．72文獻(xiàn)標(biāo)志碼A介孑L二氧化硅材料由于在吸附、催化、載藥、生物成像等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力而備受關(guān)注J．介孔二氧化硅的形
4、貌是影響其性質(zhì)的重要因素，為了得到不同形貌，作為其結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑的表面活性劑得到了廣泛深入的研究．目前最常用來合成介TL-氧化硅材料的模板劑是季銨鹽類陽離子表面活性劑，如十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)．另外所使用的表面活性劑還有陰離子表面活性劑J、中性胺表面活性劑、聚乙烯醚類非離子表面活性劑以及嵌段共聚物類表面活性劑[93．Che等在手性陽離子表面活性劑中添加鹽類合成了具有手性的介孔二氧化硅；Garcia．Bennett等利用陰離子表面活性劑和氨基硅烷試劑作為共結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑合成了AMS—n型介孔二氧化硅；Li等¨利用陰、陽
5、離子或陽離子．非離子混合表面活性劑合成了MCM-48．同樣地，通過在CTAB中添~IIII肪酸和甲苯，Lind等_l¨合成了M41S和囊泡型介TL--氧化硅；Yang等在CTAB中添加全氟辛酸合成了蟬繭狀納米棒；卜林濤等利用陽離子和非離子混合表面活性劑探索了合成介TLz．氧化硅的孔徑變化．本課題組之前也應(yīng)用陰、陽離子表面活性劑制備了連續(xù)聚集體形貌的介孔二氧化硅囊泡．總體而言，雖然關(guān)于陰、陽離子表面活性劑組裝結(jié)構(gòu)的工作已有報(bào)道，但直接用其調(diào)控介孔二氧化硅形貌合成的工作較少．本文以陽離子表面活性劑CTAB和陰離子表面活性劑
6、十二烷基磺酸鈉(SDS)的混合溶液作為模板劑，通過調(diào)節(jié)其比例來調(diào)控不同形貌介孔二氧化硅的合成．分析了該過程中形貌的形成機(jī)理，并總結(jié)了各階段產(chǎn)物的性質(zhì)，為該體系下特定性質(zhì)介孔二氧化硅的指導(dǎo)合成提供了思路．1實(shí)驗(yàn)部分1．1試劑與儀器十二烷基磺酸鈉(分析純，北京益力化學(xué)品有限公司)；十六烷基三甲基溴化銨(分析純，天津市收稿日期：2014~4-20．基金項(xiàng)目：國家“九七三”計(jì)劃項(xiàng)目(批準(zhǔn)號(hào)：2013CB932800)和國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(批準(zhǔn)號(hào)：2012BAI17B04)資助．聯(lián)系人簡介：蔡強(qiáng)，男，博士，教授，主要從事介孔二
7、氧化硅合成及應(yīng)用研究．E-mail：caiqiang@mail．tsinghua．edu．cn彭策等：二元陰、陽離子表面活性劑調(diào)控合成不同形貌的介孔二氧化硅現(xiàn)，螺旋棒中指紋結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)是[100]方向直通孔孔道扭轉(zhuǎn)的緣故，每扭轉(zhuǎn)一定的角度，電子束入射方向與直通孔方向垂直，就會(huì)顯現(xiàn)出不一樣的襯度．且隨著尺值的增大，表面能下降越多，表現(xiàn)為螺旋扭轉(zhuǎn)程度越為強(qiáng)烈，其介觀六方有序性逐漸變差，這在XRD譜圖中可以得到證實(shí)．當(dāng)尺值增大到0．14～0．18時(shí)，單純?cè)诹较嘟Y(jié)構(gòu)下的扭轉(zhuǎn)無法完全實(shí)現(xiàn)表面能降低的效果，而圓柱相對(duì)于六方棒狀的表
8、面積也有所降低，這促使了長軸方向同心圓形貌的形成．另一方面，六方柱體的直通孔長軸直接通過彎曲的方式也能形成不完整的同心圓結(jié)構(gòu)．這兩種同心圓形貌的形成都來源于對(duì)降低表面能的要求．當(dāng)R值的增大不能通過扭轉(zhuǎn)或者彎曲而形成穩(wěn)定存在的結(jié)構(gòu)時(shí)，形貌的表面便會(huì)出現(xiàn)破損的開口，如圖5所示(R=0．20～0．28)．開口的位置往往正是螺旋變形最厲害
