高分子引导下无机材料形貌调控

发布时间：2020-10-16 08:04

　　 近来,在材料合成与器件制造领域,具有特定形状和高度有序结构的无机 材料或者无机-有机杂化材料的可控合成是一个充满挑战性的工作。仿生合成策 略被视为制备具有复杂形貌与多级结构的无机材料最有前途的方法之一。我们 的工作主要包括下面三个方面的内容: 首先,我们选择PSMA为晶体改性剂,通过简单的沉淀反应,研究了硫酸 钡、硫酸锶和铬酸钡晶体的仿生形貌控制。探讨了无机材料形貌随高分子PSMA 浓度、溶液pH值、溶液中阴阳离子的相对比例R等试验参数的变化规律,并获 得了丰富多彩的新颖形貌,所得产物用扫描电镜分析(SEM)和X射线衍射 (XRD)进行了表征。结果发现,所有试验参数的协同作用都可以归结为它们 对高分子PSMA与无机矿物表面极性晶面之间静电相互作用的调节。此外,我 们对具有特殊形貌无机晶体的形成机理进行了初步探讨。 再次,我们在高分子PVP和表面活性剂CTAB的混和体系中通过简单的沉 淀反应合成了单分散准八面体钨酸铅晶体。一系列对比试验说明,高分子PVP 与表面活性剂CTAB之间的协同作用导致了钨酸铅晶体形貌由空白条件下的宝 塔状转变为这种独特准八面体状。并且发现准八面体形状的钨酸铅晶体和宝塔 状的钨酸铅晶体的室温光致发光性能有明显的差异。 最后,以偏钒酸铵为前驱体,在高分子PEG-4000存在的情况下180℃水热 处理24h,大量制备了单晶钒氧化合物纳米带。结果表明,高分子PEG,体系的 pH值、前驱体的选择对于钒氧化合物纳米带的形成具有至关重要的作用。
【学位单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2005
【中图分类】：TB324
【部分图文】：

6，‘.8301，某些其它高分子作为晶体改性剂时，碳酸钙及草酸钙的结晶也有一个类似的现象。当进一步增大高分子PSMA的浓度到49L/时，如图2()e所示，产物中除了少量表面粗糙的球形团聚体外，大部分都是尺寸比较均一的棒状硫酸钡晶体。基于文献报道〔‘41，这种棒状形貌意味着这种颗粒可能是一些棒状纳米微晶沿其长轴方向团聚的结果。据文献报道〔3‘一36J，棒状碳酸钡晶体在时间演化试验中，经历一系列过程，逐渐演变为球性颗粒。我们也对高分子PSMA的浓度为49L/时的得到的棒状硫酸钡颗粒做了时间演化试验，我们发现这种棒状颗粒最终也将演变为球形颗粒，即棒状的硫酸钡颗粒处于介稳状态，它被高浓度的高分子PSMA所稳定

dieffrentpHatambienttemperature.[pSMA]二1gL一1，(a)pH二3nad[Baso4]二1mM，(b)pH=3and[BaSO41”2mM，(e)pH=7nad[BaSO4]=2mM，(d)pH=9and[BaSO‘]=2mM.图3反映了高分子PSMA的浓度为1g/L时，硫酸钡晶体的形貌随着溶液的pH值的变化规律。可以看出，溶液的pH值对硫酸钡晶体的形貌的影响还是很明显的。溶液的pH值降低为3时，产物为花状团聚体及一些椭球体，这和图2()c中反映的pH值为5而高分子PSMA的浓度为0.1g/L时得到的硫酸钡晶体的形貌比较相似。众所皆知，溶液的pH值直接关系到高分子PSMA中梭基基团的质子化程度，并且，一般而言，低的pH值导致高分子PsMA中梭基基团低的质子化程度[29一3‘j。这样，溶液的pH值较低时，高分子PsMA中梭基基团和硫酸钡晶体表面的极性晶面的静电相互作用减弱

di价rentmolar:ati。。f〔BZa+]t。[504，一]atambienttemperature.[PsMA]二1gL一，，[Baso4]=2mM，PH=5.(a)R=l:5，(b)R=1:2，(e)R=2:l，(d)R=5:1.图4反映了高分子PSMA的浓度为19L/时，硫酸钡晶体的形貌随着溶液中钡离子与硫酸根离子相对比例(R)的变化规律。溶液中钡离子与硫酸根离子相对比例(R)将改变硫酸钡颗粒表面的荷电性，从而，它将影响溶液中高分子PSMA与硫酸钡颗粒表面的静电相互作用。如果溶液中有过量的硫酸根离子，硫酸钡颗粒表面将带负电，那么硫酸钡颗粒将排斥带负电的梭基功能基团，从而限制高分子PSMA在硫酸钡颗粒表面的吸附，结果，高分子PSMA对硫酸钡晶体的结晶和颗粒形貌的控制作用在一定程度上消失，这一结果在图4(a，b)中得到了反映。另一方面
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本文编号：2842993