【摘要】：近年來,介孔二氧化硅納米材料(MSNs)已經吸引了廣泛的注意,由于其在催化、吸附分離和載藥等領域存在巨大的潛在利用價值。大量的研究工作已經表明,介孔二氧化硅自身復雜的框架結構、內部的孔道結構以及外在形貌等都對其實際應用具有重要影響。不僅如此,許多功能團也被嫁接到介孔硅上以拓展其應用,這是因為功能化介孔硅能很好地實現有機體功能性與無機體的大比表面積和高穩(wěn)定性相結合的可能。本論文中,我們提出了一些新的思路來合成介孔二氧化硅材料,并且成功制備出了一系列小粒徑的介孔二氧化硅及其功能化產物,此外還將它們運用到了實際應用上。主要研究內容如下：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(THEEDA)為催化劑所合成的介孔材料的分散性和增透／防霧應用效果,以及改變THEEDA/TEOS對所合成材料結構和形貌的影響。實驗結果表明：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還能有效地調節(jié)單分散介孔硅顆粒的粒徑、孔徑以及比表面積等性質。同時,對于以THEEDA為催化劑所合成介孔材料,通過改變THEEDA/TEOS的摩爾比例,也能很好地調控其顆粒的粒徑、孔徑和比表面積的增加,以及大幅度提高材料孔道的有序化程度。此外,研究結果也進一步表明以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／防霧的應用效果。2.針對以THEEDA為催化劑制備的介孔二氧化硅納米顆粒進行巰基功能化處理,巰基改性后的介孔硅顆粒在處理Au3+和Hg2+重金屬離子時顯示其良好的吸附性能。通過場發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)、透射電鏡(TEM)、動態(tài)光散射儀(DLS)、N2吸附脫附和X射線衍射儀(XRD)等一系列儀器對其樣品進行了進一步表征,測試結果表明：這些顆粒都保持了原有的球形結構、均一的粒徑(約30-40 nm)、大的比表面積(約500 m2/g)口孔容(16 cm3g-1)以及狹小的孔徑分布(3 nm)。功能化后的納米顆粒對重金屬離子Au3+和Hg2+有良好的吸附性能,而且在重金屬離子Au3+的檢測和回收方面有潛在的應用價值。3.在陽離子表面活性劑CTAB作模板劑的堿性條件下,通過共縮聚TEOS和具有疏水烷烴鏈的有機烷氧基硅烷((RSi(OR') 3, R=C3H7, C8H17, C12H25)的方法,有機官能團被成功的嫁接到二氧化硅顆粒表面。通過場發(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其樣品進行表征,實驗表征結果表明：這些球形的功能化介孔二氧化硅顆粒都具有有序的2D六方結構以及大比表面積(1000 m2g)、大孔容(1.2 cm3g-1)、較窄的孔徑分布(2.7 nm)和均一的小粒徑(約110 nm)。而且,通過增加DTES用量和延長有機硅烷烷基鏈的長度,可以有效地調節(jié)介孔二氧化硅顆粒的粒徑及孔道結構。最后,通過浸漬提拉法,利用DTES-50顆粒溶膠(0.05g/25 ml乙醇)制備出的玻璃片涂層顯現出良好的超親水／防霧性能。
[Abstract]:In recent years, mesoporous silica nanomaterials (MSNs) have attracted extensive attention due to their potential applications in catalysis, adsorption separation and drug loading. A large number of studies have shown that mesoporous silica has its own complex framework structure, internal pore structure and external morphology. In addition, many functional groups have been grafted onto mesoporous silicon to expand their applications. This is because functionalized mesoporous silicon can achieve a good combination of organic functionality with large specific surface area and high stability of inorganic materials. In this paper, we propose some new ideas to synthesize mesoporous dioxide. The main research contents are as follows: 1. Using tetraethyl orthosilicate (TEOS) as silicon source and Cetyltrimethylammonium Bromide (CTAB) as surfactant, eight kinds of small molecular organic amines (small molecular organic amines) were used. A series of small size monodisperse silica particles were synthesized by using SOAs, tetrahydroethyl ethylenediamine, tetrahydropropyl ethylenediamine, tetraethyl ethylenediamine and hydroxyethyl hexahydrotriazine, and nitrogen heterocyclic compounds (NCHCs; 1,8-dimethylnaphthalene, imidazole, piperazine and pyridylpiperazine) as catalysts. The dispersion, antifogging and antifogging properties of mesoporous materials synthesized by the catalysts and the effect of changing THEEDA/TEOS on the structure and morphology of the materials were investigated. The experimental results show that we have successfully synthesized a series of small size monodisperse silica nanoparticles for the first time by using these catalysts, and by selecting non-disperse particles. The same SOAs and NCHCs can also effectively adjust the particle size, pore size and specific surface area of monodisperse mesoporous silicon particles. Meanwhile, for mesoporous materials synthesized with THEEDA as catalyst, by changing the molar ratio of THEEDA / TEOS, the particle size, pore size and specific surface area can be well controlled, and the material can be greatly improved. In addition, the results also show that the mesoporous materials synthesized by THEEDA have good dispersibility, stability and antifogging effect. 2. The sulfhydryl functionalization of mesoporous silica nanoparticles prepared by THEEDA as catalyst. Sulfhydryl modified mesoporous silicon particles showed good adsorption properties when treated with Au3+ and Hg2+ heavy metal ions. The samples were further characterized by field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), transmission electron microscopy (TEM), dynamic light scattering spectroscopy (DLS), N2 adsorption desorption and X-ray diffraction (XRD). The results showed that: 1. These particles retain the original spherical structure, with uniform particle size (about 30-40 nm), large specific surface area (about 500 m2/g) pore volume (16 cm3 g-1) and narrow pore size distribution (3 nm). The functionalized nanoparticles have good adsorption properties for heavy metal ions Au3+ and Hg2 +, and have potential for the detection and recovery of heavy metal ions Au3 +. Application Value. 3. In alkaline condition of cationic surfactant CTAB as template, organic functional groups were successfully grafted onto the surface of silica particles by copolycondensation of TEOS and organic alkoxysilane with hydrophobic alkane chain ((RSi (OR') 3, R = C3H7, C8H17, C12H25). The samples were characterized by X-ray diffraction, Fourier transform infrared spectroscopy, N2 adsorption and desorption. The experimental results show that these spherical functionalized mesoporous silica particles have ordered 2D hexagonal structure, large specific surface area (1000 m2g), large pore volume (1.2 cm 3g-1), narrow pore size distribution (2.7 nm) and narrow pore size distribution (2.7 nm). Moreover, the size and pore structure of mesoporous silica particles can be effectively adjusted by increasing the amount of DTES and lengthening the alkyl chain length of organosilane. Finally, the glass sheet coating prepared by dipping and pulling method with DTES-50 granular sol (0.05g/25 ml ethanol) shows good superhydrophilicity/superhydrophilicity. Anti fog performance.
【學位授予單位】：河南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TQ127.2

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 張書政,龔克成;雜化介孔二氧化硅合成中甲醇產物對結構規(guī)整度的影響(英文)[J];合成橡膠工業(yè);2005年04期

2 黨文修;韓書華;亓貫林;李晶;王仁亮;;棒狀有序納米介孔二氧化硅的合成[J];化學通報;2006年06期

3 楊濤;周從山;晁自勝;;介孔二氧化硅的合成與表征[J];湖南冶金職業(yè)技術學院學報;2006年03期

4 張學驁;劉長利;錢斯文;吳曉森;王建方;吳文健;;有序介孔二氧化硅薄膜制備及其組裝化學[J];化學進展;2006年10期

5 馬勁;楊正龍;屈小中;楊振忠;;超雙親透明介孔二氧化硅涂層[J];科學通報;2006年14期

6 黨文修;韓書華;;表面活性劑濃度對介孔二氧化硅形貌的影響[J];濟南大學學報(自然科學版);2007年01期

7 楊娜;朱申敏;張荻;;氨基改性介孔二氧化硅的制備及其吸附性能研究[J];無機化學學報;2007年09期

8 侯秀紅;;X射線衍射V_2O_5在介孔二氧化硅上的分散研究[J];佛山科學技術學院學報(自然科學版);2007年06期

9 趙娜;魏坤;陳曉峰;李像;郭武生;舒麗君;吳遠;曾曉峰;;聚乙二醇-介孔二氧化硅復合材料的合成及表征[J];硅酸鹽通報;2010年01期

10 龐雪蕾;唐芳瓊;;利用廉價硅酸鹽為硅源合成微米級球形介孔二氧化硅[J];河北科技大學學報;2010年01期

相關會議論文 前10條

1 夏曉東;黃昊文;曾云龍;易平貴;;納米銀封堵介孔二氧化硅孔道過氧化氫調控分子輸送釋放[A];第七屆中國功能材料及其應用學術會議論文集（第6分冊）[C];2010年

2 蔡敏敏;周濟;;單分散乳液模板制取有序介孔二氧化硅[A];中國硅酸鹽學會2003年學術年會論文摘要集[C];2003年

3 張慶紅;呂飛;王野;萬惠霖;;一種制備具有螺旋孔道的棒狀介孔二氧化硅的方法[A];第十三屆全國催化學術會議論文集[C];2006年

4 應海平;黃政;劉向農;陳婭如;楊宇翔;;不同鏈長的季銨鹽表面活性劑對合成介孔二氧化硅的影響[A];上海市化學化工學會2006年度學術年會論文摘要集[C];2006年

5 孫成高;陶莉;劉奇;梁海軍;黃彩娟;晁自勝;;酸性條件下介孔二氧化硅材料微觀形貌的變溫調控[A];第十一屆全國青年催化學術會議論文集（上）[C];2007年

6 于秀玲;邵高聳;袁忠勇;;鐵摻雜介孔二氧化硅材料的制備及表征[A];中國化學會第26屆學術年會納米化學分會場論文集[C];2008年

7 玄明君;賀強;;自驅動介孔二氧化硅納米馬達[A];中國化學會第十四屆膠體與界面化學會議論文摘要集-第1分會：表面界面與納米結構材料[C];2013年

8 楊永剛;李寶宗;陳媛麗;畢麗峰;;單手螺旋介孔二氧化硅和有機無機雜化二氧化硅的制備[A];“2008年分子手性起源與識別學術研討會”論文集[C];2008年

9 譚磊;劉傳軍;卓仁禧;;基于介孔二氧化硅的具有尺寸選擇性控制釋放體系的制備[A];2013年全國高分子學術論文報告會論文摘要集——主題H：醫(yī)用高分子[C];2013年

10 黨文修;韓書華;許軍;閆欣;侯萬國;;有序介孔二氧化硅中空管的合成[A];中國化學會第十屆膠體與界面化學會議論文摘要集[C];2004年

，

本文編號：2176388