膠體晶體模板法制備有序多孔材料的研究.pdf

1、有序多孔材料在催化、制藥、過濾和吸附等方面有著廣泛的前景，同時它也是制備光子晶體的核心材料，在推動光子技術(shù)進步等方面無疑會起著重要的作用。目前，采用膠體晶體模板定向合成技術(shù)是制備這類多孔材料的有效途徑，可以比較容易的制得孔徑可控，孔徑分布有序的多孔材料。本課題通過膠體晶體模板法成功的制備了聚合物和無機物的有序多孔材料，主要工作如下：
　　 1.采用Stober方法制備了粒徑可控的單分散二氧化硅(SiO2)球形粒子，并經(jīng)重力沉積法

2、制備出SiO2膠體晶體模板。模板在高溫?zé)崽幚硪欢螘r間后，以聚苯乙烯/甲苯溶液填充，經(jīng)甲苯自然揮發(fā)，通過氫氟酸刻蝕處理去除SiO2模板，制備得到聚苯乙烯有序多孔材料。利用同樣的方法可以制備出聚偏氟乙烯、聚氯乙烯有序多孔材料。
　　 采用紫外-可見光譜、熱失重分析、掃描電子顯微鏡，紅外光譜等各種測試手段研究了材料的結(jié)構(gòu)和性能，結(jié)果表明超聲波處理二氧化硅粒子、膠體晶體模板后期高溫?zé)崽幚?、填充物粘度等是影響聚合物多孔材料形貌的關(guān)鍵因素。

3、采用超聲波分散振蕩二氧化硅粒子約30分鐘，后期模板在700～800℃熱處理3個小時，聚合物填充物粘度在120mPa.s，能使聚合物形成長程有序、連續(xù)的多孔網(wǎng)絡(luò)，聚合物孔具有典型的多孔結(jié)構(gòu)，孔尺寸均勻，且排列有序，其排列方式與模板中的微球排列基本一致，是模板有序結(jié)構(gòu)的精密“復(fù)型”。
　　 2.采用無皂乳液聚合法成功的制備了甲基丙烯酸改性聚甲基丙烯酸甲酯單分散微球，其粒徑在250nm左右。將聚合合成的膠乳在一定溫度下蒸發(fā)一段時間將單

4、分散微球組裝成大面積的有序膠體晶體。以PMMA膠體晶體為模板制備SiO2多孔材料的過程中，用正硅酸乙酯、水、乙醇、鹽酸等配成溶膠，填充在微球間空隙，干燥后通過焙燒去掉PMMA膠體晶體模板，可得到有序的二氧化硅多孔材料。焙燒后的樣品表面可觀察到五顏六色的彩光，這主要由于布拉格衍射所引起的。
　　 掃描電子顯微鏡、紅外譜圖等測試表明，采用溶膠-凝膠法成功的制備了有序多孔二氧化硅材料，其孔徑約為250nm，比模板的微球略小，孔洞由小孔