具有层次结构纳米材料的制备和表征

论文摘要

本文制备了几种具有层次结构的纳米材料,表征了其结构特征。具有层次结构的纳米材料或称由纳米结构单元组装的形态各异的纳米材料是近几年材料化学研究的热点。这包括纳米薄膜、纳米管、纳米带、纳米线（棒）、蒲公英状以及棱柱状、碟片状（nanodisks）、方块（nanocubes）、箱子（nanobox）、三角形（nano-triangle）等简单的纳米结构单元和梳状、鱼骨状、桥状、空心球壳、网状、多臂纳米棒（mult-arms nanorods）等许多复杂结构。 本论文的第一部分是利用月桂酸硫脲咪唑啉季胺盐（SUDEI）这种类嵌段表面活性剂（见分子式（3））作软模板制备了几种硫化物。用TEM、SEM、XRD、UV-vis表征了其结构特点。用SUDEI作为软模板来影响纳米材料的层次结构的工作尚未见文献报道。 ① 在水热条件下,SUDEI存在时制备了均分散的立方β-闪锌矿结构的ZnS,粒径在20nm～50nm左右的纳米晶聚集体。 ② 用乙醇溶剂热法,SUDEI存在时制得了均分散ZnS空心球,球径300～500nm,壳壁厚100nm,推测其符合“有机-无机杂化胶束”机理。 ③ 用水热法,SUDEI存在时制得了2～3μm Sb2S3珊瑚球,推测该球的形成是在SUDEI存在下形成Sb2S3薄片,以嵌入方式组装而成珊瑚球。 ④ 用水热法在SUDEI存在下,制得了以PbS纳米晶二维排列的PbS,分散性良好的CdS纳米晶,Bi2S3纳米棒等。 本论文的第二部分则是在我们课题组以前工作的基础上,进行了改进。用C9与阳离子单体（甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵DMC）,采用自由基聚合合成一种两亲聚合物P（C9-DMC）,并用其作为乳化剂合成了具有阳离子性的苯-丙乳液,探讨了乳化剂、固含量、引发剂的用量对阳离子性的苯-丙乳液稳定性的影响,并用制备的阳离子性的苯.丙乳液为模板制备了的粒径在300nm左右的TiO2空心球和250～350mm范围内的ZrO2空心球。合成P（C9-DMC）作为乳化剂的阳离子乳胶粒并用其作为模板制备空心球壳材料的工作尚未见报道。

论文目录

• 第一部分 用类嵌段表面活性剂月桂酸硫脲咪唑啉季胺盐制备各种形态的硫化物
• 前言
• 1 文献综述
• 1.1 纳米材料特殊形貌的制备方法
• 1.1.1 水热法合成特殊形貌纳米材料
• 1.1.2 溶剂热法合成特殊形貌的纳米材料
• 1.2 表面活性剂的聚集形态
• 1.3 以表面活性剂为软模板制备纳米材料的研究
• 1.4 咪唑啉型表面活性剂
• 1.4.1 咪唑啉型表面活性剂的分类和性能
• 1.4.2 咪唑啉型表面活性剂的应用进展
• 2 月桂酸硫脲咪唑啉季胺盐制备及其表征
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 试剂
• 2.1.2仪器
• 2.1.3 月桂酸咪唑啉的制备
• 2.1.4 月桂酸硫脲咪唑啉的制备
• 2.1.5 月桂酸硫脲咪唑啉季胺盐的制备
• 2.1.6 产物的表征
• 2.2 产物的谱图分析
• 2.2.1 产物的气质谱图分析
• 2.2.2 产物的红外谱图分析
• 2.3 本章小结
• 3 水热法制备均分散的硫化锌纳米晶聚集体
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 试剂
• 3.1.2 仪器
• 3.1.3制备方法
• 3.1.4 结构表征
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 SUDEI的含量对ZnS粒子分散性的影响
• 3.2.2 ZnS粒子的粒度分布图和XRD衍射图
• 3.2.3 ZnS粒子的紫外-可见谱图
• 3.2.4 温度对ZnS粒子分散的影响
• 3.3 本章小结
• 4 溶剂热法制备ZnS空心球
• 4.1 试验部分
• 4.1.1 试剂
• 4.1.2 仪器
• 4.1.3 硫化锌空心球的制备
• 4.1.4 结构表征
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 SUDEI的量对硫化锌空心球的影响
• 4.2.2 硫化锌空心球的粒度分布以及XRD分析
• 4.2.3 SUDEI和硫化锌样的紫外-可见吸收
• 4.2.4 空心球壳形成机理探讨
• 4.3 本章小结
• 5 水热法制备“珊瑚球”状的硫化锑
• 5.1 实验部分
• 5.1.1 试剂
• 5.1.2 仪器
• 5.1.3 硫化锑“珊瑚球”的制备
• 5.1.4 结构表征
• 5.2 结果与讨论
• 2S₃晶体形态的影响'>5.2.1 SUDEI量对Sb₂S₃晶体形态的影响
• 2S₃形成的影响'>5.2.2 反应物配比对Sb₂S₃形成的影响
• 2S₃形成的影响'>5.2.3 时间对Sb₂S₃形成的影响
• 5.2.4 硫化锑“珊瑚球”的XRD分析
• 2S₃的能谱分析'>5.2.5 Sb₂S₃的能谱分析
• 2S₃“珊瑚球”形成机理探讨'>5.2.6 Sb₂S₃“珊瑚球”形成机理探讨
• 5.3 本章小结
• 6 其他硫化物制备的初步探讨
• 6.1 各种硫化物的制备
• 6.2 结果分析
• 总结
• 参考文献
• 第二部分 阳离子乳液的制备及其用作模板制备空心球壳材料的研究
• 前言
• 1 文献综述
• 1.1 两亲聚合物的类型和制备方法
• 1.1.1 接枝型两亲聚合物
• 1.1.2 两亲嵌段共聚物
• 1.1.3 无规共聚型两亲聚合物
• 1.1.4 两亲聚合物网络
• 1.2 两亲聚合物溶液性质的研究
• 9-AA）在选择性溶剂中的CMC值和胶束化行为'>1.2.1 P（C₉-AA）在选择性溶剂中的CMC值和胶束化行为
• 1.3 两亲聚合物作为乳化剂用于乳液聚合研究
• 1.4 大颗粒乳胶粒模板法制备纳米材料的研究
• 2 两亲聚合物的合成与表征
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 试剂
• 9-DMC）的合成方法'>2.1.2 P（C₉-DMC）的合成方法
• 9-DMC）的纯化'>2.1.3 P（C₉-DMC）的纯化
• 2.1.4 阳离子乳胶粒的制备方法
• 2.1.5 产物的表征
• 2.2 结果与讨论
• 9-DMC）共聚物的影响'>2.2.1 各因素对P（C₉-DMC）共聚物的影响
• 9-DMC）的红外谱图'>2.2.2 P（C₉-DMC）的红外谱图
• 9-DMC）的溶解性实验'>2.2.3 P（C₉-DMC）的溶解性实验
• 2.2.4 阳离子乳胶粒的TEM图片
• 2.2.5 固含量对阳离子乳胶粒的影响
• 2.2.6 电解质（KCl）对阳离子乳胶粒稳定性的影响
• 2.2.7 乳化剂量对乳液的影响
• 2.2.8 引发剂种类对乳液的影响
• 2.3 本章小结
• 3 阳离子乳胶粒作为模板制备纳米材料
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 试剂
• 3.1.2 仪器
• 3.2 空心球壳的制备
• 3.2.1 PSA／水合氧化锆核壳的制备
• 2空心微球的制备'>3.2.2 ZrO₂空心微球的制备
• 4核／壳结构的制备'>3.2.3 PS／Ti（OH）₄核／壳结构的制备
• 2空心微球的制备'>3.2.4 TiO₂空心微球的制备
• 3.3 结果及讨论
• 2空心球壳TEM图和SEM图'>3.3.1 ZiO₂空心球壳TEM图和SEM图
• 2空心微球的热失重和XRD图'>3.3.2 TiO₂空心微球的热失重和XRD图
• 2空心球壳的TEM图和SEM图'>3.3.3 ZrO₂空心球壳的TEM图和SEM图
• 2空心微球的热失重和XRD图'>3.3.4 ZrO₂空心微球的热失重和XRD图
• 3.4 本章小结
• 总结
• 参考文献
• 符号说明
• 致谢
• 硕士期间发表论文