介孔二氧化硅材料在材料學、化學、生物科學等多個學科領域有著廣泛的應用,但由于其少量的弱酸中心,基本不具備催化性能,不能充分發(fā)揮其作為介孔材料的優(yōu)越性。因此,通過向二氧化硅中摻雜其他原子或原子團形成介孔復合材料,或者在二氧化硅的改性材料中加入聚合物,從而拓寬介孔氧化硅的應用范圍,成為近年來研究的熱門課題。本文從兩個方面對二氧化硅及其改性材料進行研究:一、通過β-環(huán)糊精作穩(wěn)定劑,合成直徑約為16 nm的γ-Fe_2O_3納米粒子,并通過簡易的一步法,成功地合成了高度分散負載γ-Fe_2O_3和Au納米顆粒的介孔二氧化硅。TEM分析表明,復合材料中的γ-Fe_2O_3–Au具有規(guī)則有序的形貌、高度的分散性及均一的尺寸,XRD、M-H回線、N_2吸脫附等表征方法都表明γ-Fe_2O_3–Au@m-SiO_2納米復合材料擁有較好的磁性特征,有序的介孔分布及高的比表面積。二、以PVDF-HFP為基質,將改性二氧化硅通過流延法制備了SiO_2-SO_3Li/PVDF-HFP凝膠聚合物復合功能膜,并將上述復合功能膜用于鋰離子電池和鋰空氣電池中。通過SEM、TEM、元素分析、XRD、接觸角、電化學測試及電池測試等手段對復合膜進行表征,結果表明:所得SiO_2-SO_3Li/PVDF-HFP薄膜均勻,具有規(guī)則的六邊形孔道,且與PVDF-HFP薄膜相比,結晶度降低,無定形區(qū)域增加,這表明聚合物鏈的鏈段運動增多,可加強鋰離子的移動。T=20℃下,SiO_2-SO_3Li/PVDF-HFP凝膠聚合物電解質的離子電導率在1 mol L~(-1) LiTFSI/TEGDME達到7.64×10~-44 S·cm~(-1),在1 mol L~(-1) LiPF_6/EC-DEC中可達到2.58×10~-33 S·cm~(-1)。另外,在0.5 mA/cm~2電流密度下,SiO_2-SO_3Li/PVDF-HFP凝膠聚合物電解質可持續(xù)循環(huán)充放電720 h,且過電位僅為40 mV,充放電性能遠遠優(yōu)于PVDF-HFP。
【學位單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TB33;O631
【部分圖文】：

介孔材料MCM-41結構

圖 1-2 介孔氧化硅形成機理示意圖：（a）液晶模板機理；（b）協(xié)同組裝機理gure 1-2 Formation mechanism of mesoporous silica: （a）Liquid-Crystal Templating Mechanism（b）Cooperative Formation Mechanism除上述介孔材料合成導向機理外，Davis 等提出了“膠棒組裝”機理[22]。余承觀/宏觀的角度出發(fā)，提出了膠體相分離合成機理，日本科學家 Kuroda 等提出理，上述機理經(jīng)過科研工作者的不斷補充，能對介孔材料的制備與研究起到一

圖 1-3 磁性納米二氧化硅材料的分類示意圖Figure 1-3 The classification of magnetic nano silica materials磁性介孔復合材料的合成一般有 3 種方法，分別是溶膠-凝膠法[50-52]、后灌注法[5354]、納米澆鑄法[55-58]。溶膠-凝膠法主要通過在磁性離子外包裹介孔殼層，得到核-殼結構的磁性介孔材料。后灌注法是將磁性納米粒子引入至事先已經(jīng)合成好的介孔孔道內或者向介孔材料注入磁性納米粒子的前驅體，前驅體通過在孔道內原位轉化為所需的磁性納米粒子。納米澆鑄法是將客體前驅物和磁性納米粒子混合，填充至硬模板劑孔道中然后原位轉化為含有磁性納米粒子的復合物，最后去除模板劑，得到磁性介孔復合材料采用以上方法，可合成球狀、棒狀等不同形貌的磁性介孔材料[59, 60]。Deng 等提出了表面活性劑直接介入的溶膠-凝膠法合成磁性介孔氧化硅微球，所得微球具有典型核-殼結構和均勻規(guī)則的球形狀，其形貌圖如圖 1-4，并且磁性介孔氧化硅球易分散于水溶液中，有利于在藥物傳輸方面的應用[59]。Zhang 等利用油酸穩(wěn)定的磁性納米粒子為核，成功的合成了具有有序介觀結構的磁性納米氧化硅復合微球[61]。Sanche
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