兩親型杯芳烴合成及其對(duì)ZnO微納結(jié)構(gòu)調(diào)控研究.pdf

1、杯芳烴作為超分子主體化合物，其獨(dú)特的空腔大環(huán)結(jié)構(gòu)，為眾多化學(xué)研究提供了有利環(huán)境而備受矚目。近年來，間苯二酚杯芳烴因其合成簡(jiǎn)單，優(yōu)異的物理和化學(xué)性質(zhì)，并且通過兩親功能修飾，其在分子識(shí)別、熒光探針、藥物包埋、自組裝有序組合體以及納米材料合成方面具有顯著應(yīng)用。而功能化修飾后的杯芳烴可以作為保護(hù)劑和誘導(dǎo)劑調(diào)控不同形貌和尺寸的微納材料的制備，則是一個(gè)極為有意義的探索，將為微納材料的調(diào)控提供新思路、新方法，是值得研究的課題。本文從膠體與界面化學(xué)的原

2、理出發(fā)，合成了一種新穎的兩親型杯芳烴型表面活性劑，對(duì)其理化性質(zhì)進(jìn)行了表征與分析，并成功將其運(yùn)用于調(diào)控ZnO微納材料的制備中，實(shí)現(xiàn)了球狀ZnO和花狀ZnO的合成，并對(duì)形成機(jī)理、理化性質(zhì)以及光催化應(yīng)用等方面進(jìn)行了應(yīng)用研究。在球狀ZnO微納材料的調(diào)控和性質(zhì)研究實(shí)驗(yàn)中，主要討論了反應(yīng)條件對(duì)形貌的影響，并重點(diǎn)考察了其形成機(jī)理，接著對(duì)其光催化性能進(jìn)行分析，提出催化機(jī)制;在花狀ZnO的調(diào)控制備中，重點(diǎn)探討了硝酸鋅和表面活性劑的用量對(duì)形貌和尺寸的影響，

3、接著對(duì)其光催化降解甲基紫溶液進(jìn)行研究，對(duì)其表現(xiàn)出較好催化性進(jìn)行了重點(diǎn)分析，提出催化機(jī)制。實(shí)驗(yàn)中制備的微納材料形貌及結(jié)構(gòu)性質(zhì)分別通過SEM、TEM、XRD、TG、FT-IR等測(cè)試手段進(jìn)行表征和分析。
　　本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　1、本文首先以間苯二酚為原料，參照文獻(xiàn)方法合成了間苯二酚杯[4]芳烴，再在杯芳烴C-2位置上引入醛基，接著與丙二酸二甲酯反應(yīng)，并水解獲得了目標(biāo)產(chǎn)物間苯二酚杯[4]芳烴羧酸(TTCC)，利用核磁共振

4、、紅外等手段對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了表征，同時(shí)對(duì)其水溶液進(jìn)行了研究。通過起泡和穩(wěn)泡性能測(cè)試結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)，TTCC表面活性劑具有很好的起泡和穩(wěn)泡性能，利用吊片法和電導(dǎo)率法對(duì)其臨界膠束濃度進(jìn)行了測(cè)定，具有較低的臨界膠束濃度，為0.13mM，測(cè)定結(jié)果與熒光光譜以及紫外可見光譜結(jié)果一致。
　　2、利用兩親型杯芳烴TTCC表面活性劑為保護(hù)劑，硝酸鋅為鋅源，氨水為絡(luò)合劑，通過簡(jiǎn)單常壓回流的方法制備了形貌和尺寸均一的ZnO微球，其直徑在800～1000n

5、m范圍內(nèi)，是由20～30nm的納米顆粒在TTCC的誘導(dǎo)下組裝而成。ZnO微球的XRD表征該樣品為六角纖鋅礦結(jié)構(gòu)，并考察了不同反應(yīng)條件對(duì)樣品形貌和尺寸的影響。研究發(fā)現(xiàn)，煅燒后的白色ZnO具有介孔結(jié)構(gòu)，TTCC表面活性劑在樣品的合成過程中不僅起到了調(diào)控納米材料的形貌作用，同時(shí)還參與其骨架組成，結(jié)果分別得到了SEM、TEM、TG以及FT-IR等驗(yàn)證。采用甲基紫水溶液為模型反應(yīng)，評(píng)價(jià)了ZnO的光催化活性。結(jié)果表明，800℃煅燒前后的ZnO對(duì)甲基

6、紫染料均表現(xiàn)出很好的光催化效果。
　　3、利用兩親型杯芳烴間苯二酚己基杯[4]芳烴(TTO)為誘導(dǎo)劑，硝酸鋅為鋅源，氨水為絡(luò)合劑，同樣利用簡(jiǎn)單回流方法制備出了形貌和尺寸均一花狀ZnO微納結(jié)構(gòu)，通過SEM、TEM可知花狀ZnO的粒徑約為1μm，花瓣是由長(zhǎng)度500nm，寬為200nm的納米片組成。XRD結(jié)果顯示合成的樣品具有六角纖鋅礦結(jié)構(gòu)，且是沿著(002)晶面生長(zhǎng)，其結(jié)果也得到了HR-TEM照片的驗(yàn)證。TG結(jié)果表明TTO在花狀ZnO

7、的合成過程中不僅起到了很好的誘導(dǎo)作用，同時(shí)可能與ZnO形成某種作用力吸附在其表面而呈現(xiàn)粉色，結(jié)果得到了接觸角測(cè)定結(jié)果的支撐。接著考察了不同TTO及硝酸鋅用量對(duì)花狀ZnO形貌和尺寸的影響。運(yùn)用FT-IR及UVDRS對(duì)花狀ZnO的光學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明花狀ZnO不僅可以吸收紫外光，同時(shí)也可吸收可見光。在對(duì)甲基紫染料的光降解實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出很高的催化活性，紫外光照射18min，脫色率可達(dá)96.6％，可見光照射270min，脫色率可到67.9％