極稀溶液中納米介孔二氧化硅的合成和新型表面活性劑作用下非層狀相納米介孔四氧化三鈷的合成.pdf

1、納米尺寸的介孔氧化硅和鋁修飾的氧化硅材料具有特殊的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)，包括高比表面，有序的孔道結(jié)構(gòu)和在納米尺度上精確可控的介觀構(gòu)象和結(jié)構(gòu)參數(shù)等。這種介孔材料在多相催化、生物固定、吸附分離和無(wú)機(jī)功能材料等多個(gè)領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。 四氧化三鈷材料是一種重要的反鐵磁性P型半導(dǎo)體材料，可以廣泛的應(yīng)用到電子器件，傳感器，磁性異質(zhì)結(jié)，催化劑和燃料。人們利用四氧化三鈷納米材料作為鋰離子電池的陽(yáng)極材料，在充/放電循環(huán)過(guò)程中，Co3O4納米材料顯示出較高的充

2、電容量。然而，相對(duì)于硅基介孔材料，以四氧化三鈷材料為代表的過(guò)渡金屬氧化物，其前驅(qū)體水解縮聚反應(yīng)一般比較劇烈，通過(guò)軟模板法合成的樣品大多為層狀結(jié)構(gòu)，而且焙燒過(guò)程中孔結(jié)構(gòu)容易坍塌，導(dǎo)致比表面積小、孔體積小，給應(yīng)用帶來(lái)了不便。 本論文介紹了一種在極稀反應(yīng)物濃度條件下合成納米介孔氧化硅和鋁摻雜二氧化硅的方法，以及軟模板水熱合成納米介孔四氧化三鈷的方法。具體內(nèi)容如下： 1.在極稀溶液中，通過(guò)改變反應(yīng)溶劑去離子水的量或原料中添加的鋁

3、源的量，可控合成不同粒徑（20nm～70nm）、形貌和孔道結(jié)構(gòu)的納米介孔氧化硅顆粒和納米介孔鋁摻雜氧化硅材料。這種材料具有高比表面（BET比表面1000㎡/g）和較大的孔容（1.1～1.8cm3/g）。反應(yīng)物濃度降低或反應(yīng)物中添加鋁源后，介孔材料的有序性下降，粒徑減小，孔容增大，并產(chǎn)生大量的間隙孔。 2.通過(guò)使用合成的具有較小體積堆積參數(shù)g的表面活性劑，來(lái)獲得非層狀結(jié)構(gòu)的表面活性劑膠束，以期達(dá)到獲得非層狀介觀結(jié)構(gòu)的四氧化三鈷的目

4、的。我們合成了正十八烷基-N-亞氨基二乙酸（SHIDA）和正十二?；?N-（二羧甲基氨基乙基）-N-（羧基甲基氨基乙基）胺（TCA）兩種表面活性劑，并分別以月桂酸鈉、SHIDA和TCA（體積堆積參數(shù)逐漸減?。槟０搴铣山榭籽趸挷牧?。以TCA為模板合成了非層狀的納米介孔Co3O4顆粒，并對(duì)實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行了探索。這些結(jié)果再一次驗(yàn)證了Israelachvili提出的分子堆積參數(shù)決定介觀結(jié)構(gòu)的理論。最后，將控制燒結(jié)后的納米介孔氧化鈷顆粒應(yīng)用為鋰