介孔材料的机理

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1、介孔材料的成核机理是什么目前有两种机理是最为大家所接受的：液晶模板机理与协同作用机理。1、液晶模板机理(liquidcrystaltemplating，LCT)在MCM-41(一种新型的纳米结构材料，具有孔道呈六方有序排列、大小均匀、孔径可在2-10nm范围内连续调节、比表面积大等特点)合成后，Mobil公司的科学家最早提出了液晶模板机理（如图1）。他们认为表面活性剂形成的液晶相是介孔结构的模板。表面活性剂的液晶相是在无机物种加入前形成的。两亲性的表面活性剂在水溶液中首先形成球形胶束，接着转化为棒状胶束。当达到其CMC时生成液晶相，液晶相结构的形成是与表面活性剂的浓度有关的。无机前驱物与胶

2、束棒表面的极性基团发生相互作用使得无机前驱物能够沉淀在胶束棒的缝隙中，生长成为介孔材料的孔壁。图1TwopossibleschematicpathwaysfortheLCTmechanism(1)liquid-crystaltemplating,LCT;(2)cooperativeformation.随着对介孔材料研究的深入，LCT机理与后来出现的一些新实验结果出现了矛盾。例如：在室温条件，极低的表面活性剂浓度中也出现了有机-无机自组装有序结构。但是按照LCT机理，在较低浓度下，表面活性剂只可能形成球型的胶束而只有在表面活性剂浓度达到一定值以后才会有液晶相的六方相或是立方相排布(如：CTA

3、B在浓度28%以上才能形成六方相，60%以上形成立方相)。实际上在2%的CTAB浓度下就能够形成MCM-41而在10%CTAB的浓度下还能生成MCM-48。2、协同作用机理（cooperativeformationmechanism）协同作用机理是Mobil公司提出的另外的一个用来解释介孔材料MCM-41合成过程的机理。该机理也认为表面活性剂生成的液晶相是介孔结构的模板，但是表面活性剂液晶相是在无机物种加入以后形成的。无机物种是协助表面活性剂生成液晶相结构的（如图1）。胶束与无机物种的相互作用促使了介观相结构的形成。由于有机相与无机相的界面反应，使得无机物种在表面活性剂胶束的外表面缩聚，而

4、无机物种的缩聚又促进胶束的有序排布形成液晶相。该机理可以很好的解释，在较低表面活性剂浓度下介孔材料的合成。图2CooperativeformationmechanismbyStucky.后来Stucky在大量的实验与表征结果的基础上，对这种自组装的生成机理作了完善。他认为是有机和无机之间的协同组装作用促使有机-无机分子三维结构排布的（如图2）。硅酸盐与阳离子表面活性剂间的相互作用，使得形成了无机-有机结合体，在界面层的硅酸根聚合改变了无机层电荷密度，致使无机-有机结合体排布生成了胶束，进而生成了液晶介观相。而该形成过程是受到有机-无机界面处电荷密度，协同作用和空间位置（堆积参数）决定的。而

5、起先表面活性剂的排布则不是必需的，但是它们也可能参与反应。这种作用方式能导致多样的结构（在单独的表面活性剂或是无机物种体系中不存在的），很好的解释了与单独液晶相结构不符的介孔材料的合成以及合成过程中存在的构相转换等情况。参考文献[1]林惠明.介孔材料的合成与应用研究[D].吉林大学,2010.