山东大学硕士学位心文
表面活性剂浓度对介孔二氧化硅的形貌也有显著的影响，随着模板剂浓度的增 加，形貌由不规则蠕虫状外形向棒状外形转变，并最终形成表面光洁的螺旋球。 反应条件也会影响介孔二氧化硅的形貌，随着温度的升高，产物外形由卷曲的 片状逐渐经由半卷绕管状变成中空管；低酸度易形成规则多面体，高酸度则易 得到蠕虫状外貌。
ｐａｒｔｉｃｌｅｓ，ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ ｓｐｈｅｒｅｓ ｍａｙ ｂｅ ｕｔｉｌｉｚｅｄ ｉｎ ｈｉ【曲·ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｌｉｑｕｉｄ
ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ ａｓ ａ ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ ｐｈａｓｅ Ｔｈｅｒｅ ｉｓ ｃｕｒｒｅｎｔｌｙ ｉｎｔｅｎｓｅ ｉｎ ｔｈｅ ｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ
ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ，ａｎｄ ｅａｓｉｌｙ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚｅｄ ｓｕｒｆａｃｅ
Ｏｒｄｅｒｅｄ ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｍｏｓｔｌｙ ｆｏｒｍ ｍｉｘｔｕｒｅｓ ｏｆ ｉｒｒｅｇｕｌａｒｌｙ ｓｈａｐｅｄ ａｎｄ
ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｂｏｔｈ ａｔ ｔｈｅ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ａｎｄ ｍａｃｒｏｓｃａｌｅ ｌｅｖｅｌｓ ｂｅｃａｕｓｅ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｔｈｅ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｓｉｚｅ ｏｆ ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｃｏｕｌｄ ｏｐｅｎ ｕｐ ｎｅｗ ｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｉｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅｉｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，ｍａｓｓｉｖｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｄｅｖｏｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｓｉｅｖｅｓ ｈａｖｉｎｇ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｅｓ ｏｆ ｄｅｆｉｎｅｄ ｓｉｚｅ．Ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｔｌｙ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｗｉｔｈ ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｅｓ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｏｎｅ ｏｆ
Ｈｅｎｃｅ ｔｈｅ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｅｓ ａｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｃａｎ ｂｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｂｙ ｔｈｅ
ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ａｎｄ ｔｈｅｓｅ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ ｗｉｌｌ ｂｅ ｖｅｒｙ ｈｅｌｐｆｕｌ ｉｎ
（保密论文
论文作者签名
期：
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摘要
根据ｍＰＡＣ的规定，孔径在２ ｎｍ～５０ ｎｍ之间的称为介孔，有序介孔材料
指孔径尺寸均一、孔道空间排列有序的多孔材料ｔ因其具有规则有序的周期性 孔道结构，高度均一的孔径，极高的比表面积，良好的热稳定性和水热稳定性， 形貌可控，表面易功能化等一系列特点，使其在催化、吸附、生物大，｝子分离、 传感器以及纳米材料的尺寸及维度控制方面具有广阔的应用前景·
ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｈａｐｅ ｃｈａｎｇｅｄ ｆｒｏｍ ｇｙｒｏｉｄｓ ｔｏ ｆｉｂｅｒｓ．Ａｄｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｅｔｈａｎａｍｉｄｅ ｗａｓ ｆFra bibliotekｖｏｒａｂｌｅ
ｔｏ ｇｒｏｗ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｗｉｔｈ ｈｅｘａｇｏｎａｌ ｆｉｂｅｒ ｓｈａｐｅｓ．Ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，
ｔｈｅ ｍａｉｎ ｓｕｂｊｅｃｔｓ ｉｎ ｔｈｉｓ ｒａｐｉｄｌｙ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｆｉｅｌｄ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｔｈｅｓｉｓ，ｗｅ ｆｏｃｕｓｅｄ
ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｅｓ ｏｆ ｏｒｄｅｒｅｄ ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ ｓｉｌｉｃａｓ ａｓ ｏｕｒ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ，ＳＯ ａｓ ｔｏ ｅｘｐｌｏｒｅ ｔｈｅ ｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｔｈｅ ｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｂｏｔｈ ａｔ ｔｈｅ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ａｎｄ ｍａｃｒｏｓｃａｌｅ ｌｅｖｅｌｓ．
ｓｉｚｅｄ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ．Ｉｔ ｉｓ ｎｏｗ ａｐｐａｒｅｎｔ ｔｈａｔ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｔｅｘｔｕｒｅ ｏｆ ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｒｅ ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｆｏｒ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．Ｆｏｒ ｅｘａｍｐｌｅ， ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ ｆｉｌｍｓ ｍａｙ ｂｅ ｕｓｅｄ ｉｎ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｇａｓ ｓｅｎｓｉｎｇ．Ｆｏｒ ｔｈｅ
在酸性静止条件下合成的球形、棒状、六角状、螺旋锥体、纤维和中空管 等形貌的有序介孔二氧化硅～般具有比较典型的ＭＣＭ－４１的六方孔道结构；比 表面积很大．通常大于１０００ｍ２，有的更高达１３４９ ｍ２·ｇ＋ｌ；孔体积极高，最高 达到１．５９４ ｃｎｌ３·ｇ一。共溶剂对介孔二氧化硅的形貌有较强的调控作用，增加甲 酰胺用量有利于形成纤维或管状外形：加入乙酰胺则有利于形成六角形纤维。
因此，通过调控合成参数，可以控制介孔氧化硅产物的形貌与结构。这些 研究为在微观上控制纳米材料结构．在宏观上控制其外观形貌，以合成出功能 性复合介孔材料提供必要的理论依据。
关键词：介孔二氧化硅材料，形貌控制，表面活性剂，共溶剂，模板技术
山东大学硕士学位论文
Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ＩＵＰＡＣ ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎｓ，ｔｈｅ ｐｏｒｅｓ ｗｉｔｈ ｃｈａｎｎｅｌ ｄｉａｍｅｔｅｒｓ ｉｎ ｔｈｅ ｒａｎｇｅ ｏｆ ２－５０ ｎｍ ａｒｅ ｒｅｆｅｒｒｅｄ ｔｏ ａｓ ｍｅｓｏｐｏｒｅｓ．Ｏｒｄｅｒｅｄ ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｒｅ ｐｏｒｏｕｓ ｓｏｌｉｄｓ ｗｉｔｈ ｕｎｉｆｏｒｍ—ｓｉｚｅｄ ｐｏｒｅ ｒｅｇｕｌａｒｌｙ ｓｔａｃｋｉｎｇ ｉｎ ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ． Ｔｈｅｙ ａｒｅ ｅｘｐｅｃｔｅｄ ｔｏ ｓｈｏｗ ｍａｎｙ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｃａｔａｌｙｓｉｓ，ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ， ｂｉｏ—ｍｏｌｅｃｕｌｅ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ，ｓｅｎｓｏｒ ａｒｒａｙｓ，ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆｎａｎｏｓｔｍｃｔｕｒｅｓ ｏｎ ｓｉｚｅ ａｎｄ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ ｂｅｃａｕｓｅ ｔｈｅｙ ｅｘｈｉｂｉｔ ｐｅｒｉｏｄｉｃ ｏｒｄｅｒｅｄ ｒｅｇｕｌａｒ ｃｈａｎｎｅｌｓ，ｖｅｒｙ ｎａｒｒｏｗ ｐｏｒｅ ｓｉｚｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ ｈｉｇｈ ｓｕｒｆａｃｅ ａｒｅａｓ，ｈｉｇｈ ｔｈｅｒｍａｌ ａｎｄ
ＢＥＴ ｓｕｒｆａｃｅ ａｒｅａｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓａｍｐｌｅｓ Ｗｅｒｅ ｉｎ ｔｈｅ ｒａｎｇｅ ｏｆ １０００－－１３４９ ｍ２·９１１ ａｎｄ ｈｉｇｈ
ｔｏｔａｌ ｐｏｒｅ ｖｏｌｕｍｅｓ ｗｅｒｅ ｕｐ ｔｏ １．５９４ ｃｍ３·ｇ一．Ａｄｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｆｏｒｍａｍｉｄｅ ａｆｆｅｃｔｅｄ
本文以阳离子表面活性赉ＩＪ十六烷基氯化毗啶为模板剂，甲酰胺或乙酰胺为 共溶剂，在酸性条件下合成了球形、棒状、六角状、螺旋锥体、纤维和中空管 等形貌的有序介＋？Ｌ－－－氧化硅。利用扫描电子显微镜（ＳＥＭ）、小角Ｘ射线衍射
（ＳＸＲＤ）和Ｎ２气体吸附－脱附等表征技术，研究了表面活性剂、共溶剂、ｐＨ、 温度等实验条件对介：ｆＬ－－氧化硅的孔道结构、表面积、孔径分布、孔体积以及 形貌变化的影响。结论如下：
ｓａｍｐｌｅｓ．Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆｓｕｒｆａｃｔａｎｔｓ，ｃｏｓｏｌｖｅｎｔｓ，ｐＨ ａｎｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ＯｔＩ ｐｏｒｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ， ｓｕｒｆａｃｅ ａｒｅａｓ，ｐｏｒｅ ｓｉｚｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，ｐｏｒｅ ｖｏｌｕｍｅ ａｎｄ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｅｓ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅ ｍａｉｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｅｒｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ．
有序介孑Ｌ材料通常为不规则颗粒组成的粉体材料。随着应用研究的深入， 制备特定形貌的材料对于工业应用非常重要，而中间相的图案结构和方向按照 我们需要的方式排歹Ｉｊ是许多潜在应用最基本的要求，因此控制介孔材料的形貌，
探索特殊规整形貌的功能介孔材料的合成已成为当今材料学界的研究热点之 一。为此在本论文中我们选择有序介孔二氧化硅的形貌控制研究作为我们的研 究方向，探索既能在宏观上控制介孔材料生长，又能在微观上控制介孔分子筛 结构的新合成方法。这一方向同时涉及了仿生合成，纳米科学以及介孔材料科 学等几大热点领域，具有一定的理论和现实意义。
山东夫学硕士学位掩文
Ｉ
Ｔｈｅ ｏｒｄｅｒｅｄ ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ ｓｉｌｉｃａｓ ｗｉｔｈ ｐａｒｔｉｃｕｌａｒ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ，ｓｕｃｈ ａｓ ｓｐｈｅｒｅ，ｒｏｄ， ｈｅｘａｇｏｎａｌ ｒｏｄ，ｇｙｒｏｉｄ，ｆｉｂｅｒ，ａｎｄ ｈｏｌｌｏｗ ｔｕｂｕｌｅ，ｗｅｒｅ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ ｕｓｉｎｇ ｃｅｔｙｌｐｙｒｉｄｉｎｉｕｍ ｃｈｌｏｒｉｄｅ ａＳ ｔｈｅ ｔｅｍｐｌａｔｅ ａｎｄ ｆｏｒｍａｍｉｄｅ ａｓ ｔｈｅ ｅｏｓｏｌｖｅｎｔ．Ｓｃａｎｎｉｎｇ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ａｃｉｄ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，ａｎｄ ｔｈｅ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｐｏｌａｒ ｓｏｌｖｅｎｔ ｗｅｒｅ ｔｈｅ
ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ ｉｎ ｔｈｅ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｎａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ ｍａｔｅｒｉａｌｓ．
Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓａｍｐｌｅｓ ｈａｄ ｈｅｘａｇｏｎａｌ ｍｅｓｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎａｌｏｇｏｕｓ ｔｏ ＭＣＭ－４１ ａｎｄ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｎａｒｒｏｗ ｐｏｒｅ—ｓｉｚｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ ０３ｍ）．Ｂｅｓｉｄｅｓ，