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碳酸钡表面活性剂对碳酸钡形貌制约机理

收藏本文 2024-02-15 点赞:4308 浏览:10246 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:制备结构和功能可控的纳米材料是科研工作探讨的热点之一。由于表面活性剂自组装模板可以有效调控粒子的大小和形貌,制备性能优越并且具有一定形状、尺寸、取向和结构的纳米材料。利用表面活性剂在体外模拟生物体内有机基质调控生物矿物结晶的历程,在纳米材料的结构和性能上可以达到仿生目的,加深对生物矿化机理的认识和理解。由此,本论文采取表面活性剂自组装模板法,调控碳酸钡纳米材料的形貌并探讨其调控机制。主要探讨单独表面活性剂、阴阳离子混合表面活性剂、离子/非离子混合表面活性剂以及表面活性剂/大分子混合系统对碳酸钡的调控作用。利用XRD、FT-IR、FESEM、 HRTEM等多种测试手段对产物的成分、结构和形貌进行表征。在实验结果基础上对表面活性剂的调控机制做出相应的合理解释。得到的主要结论如下:1、在水溶性的阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)单独作用下,采取水热法,合成出了由片层结构自组装叠加形成的新颖棒状结构碳酸钡晶体。并考察了表面活性剂浓度、反应温度、反应时间等条件对碳酸钡晶体形貌的影响。实验结果表明SDBS选择性吸附在特定晶面是形成特殊形貌的关键。2、在CTAB/SDBS阴阳离子混合表面活性剂模板作用下,由于阴、阳离子混合表面活性剂亲水基之间的库伦力作用,使得混合表面活性剂不同于单独一种阴离子或阳离子表面活性剂作用的情况。我们通过转变阴阳离子表面活性剂的比例,合成出不同粒度和形貌的碳酸钡晶体。并考察了反应温度对碳酸钡晶体形貌的影响。3、将阴离子表面活性剂(SDBS)和大分子聚乙烯吡咯烷酮(PVP)同时加入水溶液中,可以利用两者相互作用形成的特殊结构作为制备纳米粒子的模板。本论文采取阴离子表面SDBS和大分子聚乙烯吡咯烷酮PVP混合系统作为制备碳酸钡晶体的模板,SDBS束缚胶束与PVP链形成项链状软团簇,实现对碳酸钡形貌的调控。制约大分子PVP添加剂的量不变,转变阴离子表面活性剂SDBS的浓度,当SDBS浓度在临界胶束浓度以下,得到分散的片层结构。当SDBS浓度达到临界胶束浓度时形成簇状结构。当SDBS浓度继续增大到临界胶束浓度之上,形成片层自组装成的花形结构。并考察了反应温度、反应时间对碳酸钡形貌的影响。4、将不同类型的表面活性剂进行复配,用形成的胶束和液晶模板来调控纳米材料的结构。在SDS/Brij30/H2O系统的虫状胶束、胶束、层状液晶三个不同区域,利用缓慢释放二氧化碳气体法,制备出了不同形貌的碳酸钡纳米材料。离子/非离子表面活性剂系统形成的液晶模板作为微反应器可以有效的调控纳米材料的形貌。关键词:表面活性剂论文自组装论文碳酸钡论文形貌论文机理论文

    目录2-4

    中文摘要4-6

    Abstract6-8

    第一章 绪论8-27

    1.1 引言8

    1.2 表面活性剂一元系统对纳米材料形貌的制约8-17

    1.2.1 表面活性剂在纳米材料制备中的运用8-9

    1.2.2 自组装9-10

    1.2.3 表面活性剂自组装10-11

    1.2.4 表面活性剂对纳米材料形貌的调控作用11-17

    1.3 混合表面活性剂二元系统对形貌的制约17-18

    1.4 表面活性剂/大分子二元系统对形貌的制约18

    1.5 仿生合成18-22

    1.5.1 生物矿化的概念和特点18

    1.5.2 仿生合成18-19

    1.5.3 仿生合成的运用19

    1.5.4 有机物引导碳酸钙矿化19-20

    1.5.5 有机物引导碳酸钡矿化20-22

    1.6 本课题选题目的及作用22-23

    1.7 参考文献23-27

    第二章 阴离子表面活性剂SDBS对碳酸钡特殊形貌的调控作用27-38

    2.1 前言27

    2.2 实验部分27-28

    2.2.1 原料和试剂27

    2.2.2 样品制备27-28

    2.2.3 表征28

    2.3 结果与讨论28-36

    2.3.1 SDBS浓度对碳酸钡晶体生长的影响28-33

    2.3.2 片层自组装结构稳定性探讨33-35

    2.3.3 纳米片自组装结构特殊形貌的形成机理35-36

    2.4 结论36

    2.5 参考文献36-38

    第三章 CTAB/SDBS混合表面活剂对碳酸钡形貌的制约38-52

    3.1 前言38

    3.2 实验部分38-39

    3.2.1 原料和试剂38-39

    3.2.2 碳酸钡晶体的制备39

    3.2.3 表征39

    3.3 结果与讨论39-50

    3.3.1 单独的阳离子表面活性剂CTAB对碳酸钡的影响39-42

    3.3.2 CTAB/SDBS阴阳离子混合表面活性剂对碳酸钡的影响42-50

    3.3.3 机理50

    3.4 结论50

    3.5 参考文献50-52

    第四章 聚乙烯吡咯烷酮(PVP)/十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为模板制备碳酸钡52-66

    4.1 前言52

    4.2 实验部分52-53

    4.2.1 原料和试剂52-53

    4.2.2 碳酸钡晶体的制备53

    4.2.3 表征53

    4.3 结果和讨论53-64

    4.3.1 90℃时PVP/SDBS调控下制备的碳酸钡样品53-59

    4.3.2 120℃时PVP/SDBS调控下制备的碳酸钡样品59-62

    4.3.3 机理62-64

    4.4 结论64

    4.5 参考文献64-66

    第五章 SDS/Brij30/H_2O系统调控碳酸钡晶体生长66-75

    5.1 前言66

    5.2 实验部分66-68

    5.2.1 原料与试剂66-67

    5.2.2 三元系统的构建67-68

    5.2.3 碳酸钡晶体的制备68

    5.2.4 表征68

    5.3 结果与讨论68-73

    5.3.1 不同的相区域生成碳酸钡晶体的XRD浅析68-69

    5.3.2 不同的相区生成碳酸钡晶体的FT-IR浅析69-70

    5.3.3 不同的相区生成碳酸钡晶体的SEM浅析70-71

    5.3.4 作用机理71-73

    5.4 结论73

    5.5 参考文献73-75

    第六章 结论75-76

    攻读硕士期间发表论文76-77

    致谢77-78

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