改進(jìn)EISA方法合成硅鋁及鐵氧化物介孔材料研究.pdf

1、本文采用溶劑蒸發(fā)誘導(dǎo)自組裝(EISA)方法，合成了介孔SiO2及其復(fù)合體材料。并在EISA方法的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了有效抑制無(wú)機(jī)鹽的水解速率的氨介質(zhì)EISA合成路線，制備了Al2O3、Fe2O3介孔材料，并探討了合成機(jī)制。
　　利用EISA方法制備了介孔二氧化硅SBA-16。在合成有序介孔SiO2的體系中原位嵌入EosinY制備EosinY/介孔SiO2復(fù)合體材料。研究表明，隨著EosinY量的增加，復(fù)合體熒光譜峰增強(qiáng)，明顯強(qiáng)于純Eso

2、inY，這種現(xiàn)象可以歸因于EosinY分子被錨定在介孔SiO2的結(jié)構(gòu)中，使EosinY分子間的熒光自猝滅效應(yīng)減弱，從而使EosinY/介孔SiO2復(fù)合體的PL譜峰增強(qiáng)。以SBA-16膜/ITO為電極電沉積控制CdS生長(zhǎng)在其表面，分析表明生長(zhǎng)的CdS粒子形貌為層層包裹的“花狀”。利用孔道均一而且孔徑小于5nm的介孔分子篩膜為基底，以阻礙Cd2+和S2O32-向介孔孔道中的擴(kuò)散，同時(shí)阻礙了其在孔道中發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，從而控制CdS只生長(zhǎng)在電極

3、表面，具有較好的光致發(fā)光性質(zhì)。
　　針對(duì)制備有序介孔Al2O3材料的方法多使用鋁的醇鹽作為前驅(qū)體，而使用無(wú)機(jī)鹽為前驅(qū)體所需反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)、反應(yīng)速率難于控制的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了通過(guò)NH3·H2O與表面活性劑相互作用而抑制無(wú)機(jī)鋁鹽的水解速率氨介質(zhì)EISA合成路線。采用氨介質(zhì)EISA方法，以AlCl3·6H2O為無(wú)機(jī)前驅(qū)體，三嵌段聚合物P123或F127為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，合成了具有蠕蟲狀、二維六方結(jié)構(gòu)的介孔Al2O3材料。對(duì)于有序的介孔Al2O3，

4、將其焙燒溫度提高至700oC，得到γ-Al2O3介孔材料，其孔徑為7.6nm，BET測(cè)定比表面積為200m2·g-1，孔容為0.38cm3·g-1，具有二維六方介孔結(jié)構(gòu)。
　　利用氨介質(zhì)EISA方法，通過(guò)改變鋁溶膠的陳化時(shí)間，在F127-EtOH-NH3·H2O-無(wú)機(jī)鹽體系中設(shè)計(jì)合成了孔結(jié)構(gòu)可控(二維六方和三維面心立方結(jié)構(gòu))的一系列均一透明的介孔Al2O3薄膜材料。所得介孔材料具有窄的孔徑分布、較大的比表面積以及高度有序的介孔結(jié)構(gòu)

5、。根據(jù)大量的結(jié)構(gòu)表征找出了介孔結(jié)構(gòu)變化的規(guī)律，并據(jù)此提出了孔結(jié)構(gòu)可調(diào)控的機(jī)制。和以往報(bào)道的合成步驟相比這種合成路線的優(yōu)勢(shì)在于能夠在短時(shí)間內(nèi)很容易的控制Al2O3薄膜的介觀相?？捉Y(jié)構(gòu)可調(diào)的介孔Al2O3薄膜材料的合成機(jī)理為：三嵌段表面活性劑的EO基團(tuán)與NH3·H2O之間的氫鍵作用使NH3·H2O解離速度減慢，NH3·H2O緩慢釋放使無(wú)機(jī)物水解速率受到抑制，從而水解為較小的鋁氧團(tuán)簇，適與表面活性劑膠束的組裝；EISA方法屬于液晶模板機(jī)理，揮

6、發(fā)性溶劑在一定溫度和濕度下緩慢蒸發(fā)，使表面活性劑膠束組裝成不同結(jié)構(gòu)，再與鋁氧團(tuán)簇間形成較強(qiáng)的相互作用，制備出不同介孔結(jié)構(gòu)的Al2O3材料，且模板劑去除后能夠保持有序性較好的介孔結(jié)構(gòu)。通過(guò)改變焙燒溫度，可以得到不同晶相(γ或δ，α-Al2O3)的介孔Al2O3材料。
　　利用氨介質(zhì)EISA方法，以三嵌段聚合物F127為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，將無(wú)機(jī)鋁源換成無(wú)機(jī)鐵源[Fe(NO3)3·9H2O]，合成了蠕蟲狀α-Fe2O3薄膜和粉體材料，樣品的粒

7、徑為17.36～33.57nm，BET測(cè)定比表面積為20.08～45.11m2·g-1，薄膜厚度為360.5～370.1nm。研究表明，隨著焙燒溫度的升高，樣品的晶粒尺寸增加、比表面下降且膜厚增加。探討了合成機(jī)制，說(shuō)明氨介質(zhì)EISA方法在抑制無(wú)機(jī)鹽水解速率方面有一定的普適性。對(duì)焙燒后的粉體樣品進(jìn)行吸附Cr(VI)離子性能測(cè)試，結(jié)果表明不同溫度下焙燒的樣品的移除能力均明顯優(yōu)于商用α-Fe2O3。這種更強(qiáng)的移除能力可以歸因于蠕蟲狀α-Fe2