共模板法合成介孔材料的研究-化学工程毕业论文开题报告

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1、天津大学硕士研究生选题报告及论文工作计划表硕士生姓名：孙莉莉学号：2016207470入学年月：2016.09所属学院：化工学院专业：化学工程（专）导师姓名：唐韶坤课题名称：共模板法合成介孔材料的研究1、课题来源：（1）导师研究课题的一部分√（2）自己选择课题（3）其它（选一项打√）2、项目所属性质：（1）基础研究√（2）应用基础研究（3）应用研究（4）开发研究（5）工程设计（选一项打√）3、预计论文完成时间：2019年06月30日选题报告时间：2017年09月30日参加报告范围及人数：课题组及评议组成员，共17人评议组成员姓名：王涖，刘国柱，王庆法，王华，唐韶坤职称：教授，教授，副

2、教授，副研究员，教授1、拟选课题国内、外的研究动态、水平、存在问题，并附主要参考文献：介孔材料因具有孔道结构规则有序、孔径分布窄、比表面积大和孔隙率高等优越性能，在催化、电、磁、传感器、纳米材料合成、光学器件和色谱载体等领[1-3]域具有广泛的应用。按照化学组成分类，介孔材料可分为硅基和非硅基。硅基介孔材料可分为纯硅介孔材料和掺杂其他元素的介孔材料;非硅基介孔材料主[4-5]要包括碳、过渡金属氧化物、磷酸盐以及硫化物。1.1介孔材料制备方法介孔结构的制备方法主要有溶剂热合成法、溶胶-凝胶法和沉淀法等，而这些方法合成介孔材料都离不开模板的致孔作用。根据模板性质的不同，又分为软[6-7]

3、模板法和硬模板法。软模板法是指模板剂通过自组装形成介孔结构的模板，从而诱导介孔的形成。硬模板法基本原理是以微纳米粒子为模板，前驱物或目标材料在模板表面表面通过一定的方法逐渐沉积，形成核壳复合结构。然后，通过相应的物理或化学方法除去模板而保留壳层从而得到相应的空心结构。关于介孔[8]材料合成的模板作用机理，主要有液晶模板机理（LCT）与协同组装机理（CFM）[9]。LCT机理认为介孔结构依赖于表面活性剂的碳氢链的长度、表面活性剂浓度的变化和有机溶胀剂的作用。CFM机理认为无机物种与有机分子之间的协同合作共同组装生成有序排列的介观结构多聚的硅酸盐阴离子与表面活性剂阳离子发生电荷匹配作用,

4、在表面活性剂胶束界面区域的硅酸根聚合改变了无机层的电荷密度,这使得表面活性剂的疏水链相互接近,无机物种和有机物种之间的电荷匹[10-13]配控制表面活性剂的排列方式。1.2模板法在合成介孔材料中的应用目前国内外对于通过模板合成介孔材料的研究可大致分为以下几个方面：以单一的表面活性剂、超分子凝胶等作为模板或者其中两种模板的组合来合成介孔材料：通过改变制备方法、模板的种类等条件合成具有不同形貌和性能的介孔[14]材料。Wu等人在碱性条件下成功制备了一系列具有明确形貌和多孔结构的介孔二氧化硅纳米粒子（MSNs），其中使用十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）作为结构导向剂，乙酸乙酯（EA）作为共

5、模板，乙醇和水作为共溶剂。通过简单地调节反应前躯体中乙醇的体积，获得了三叶虫样纳米颗粒，具有平行和自由孔的独特纳米球和蠕虫状孔结构纳米颗粒。此外，MSN显示出良好的对于布洛芬（IBU）负载药物的储存能力。当用作构建新型官能化Au@MSN纳米复合材料[15]时，显示出降低4-硝基苯酚（4-NP）的优异催化活性。Zhou等人提出了一种合成具有可调壳体厚度和孔径的均匀中空介孔二氧化硅纳米粒子（HMSN）的简便方法。在该方法中，首先通过原子转移自由基聚合（ATRP）合成了一系列具有不同疏水嵌段（PS）长度的聚苯乙烯-b-聚丙烯酸（PS-b-PAA）的两亲嵌段共聚物。随后将合成的PS-b-PA

6、A和十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）用作共模板来制备HMSN。这种方法可以简单地通过改变PS-b-PAA和CTAB的量来控制合成HMSN的壳厚度和孔径分布。1.3超分子凝胶体系及其用于介孔结构构建的研究超分子凝胶是通过分子间氢键、范德华力、π-π、配位作用、偶极-偶极作用、亲/疏水作用等非共价键作用以及他们之间的协同作用自发的聚集、组装[16]成三维网状结构。根据凝胶因子种类不同有胆固醇衍生物类、氨基酸及其衍生物类、糖类化合物等。这些分子水凝胶由于其生物相容性和低毒性等，在生物[17-20][21]材料、药物传输和释放、以及组织工程等方面都有很大的应用前景。Yao等人利用阴离子表面活

7、性剂十二烷基硫酸钠(SDS)或十二烷基苯磺酸钠(SDBS)与非离子表面活性剂(P123)进行复配，利用其独特的胶束行为，组装得到了具有[22]立方双连续结构的二氧化硅分子筛材料。Li通过双重模板法合成了具有可调壳厚度的多层中空介孔有机硅（PMO）纳米球，三嵌段共聚物PluronicP123和混合表面活性剂（CTAB/SDS）作为双重模板，使用1,4-双（三乙氧基甲硅烷基）苯（BTEB）作为有机硅前体。在合成中，用不同的CO2压力合成单壳和多壳中空纳米球。此