论文部分内容阅读
二氧化钛(TiO2)作为一种半导体材料，具有优异的热学、光学、电学和磁学特性。而纳米尺度的TiO2具有分立的能级，大的比表面积，因此展现出更好的光催化活性和光电性能。在过去的几十年中，人们致力于开发各种形貌和尺寸的TiO2纳米粒子，其中尤以各向异性的片状TiO2纳米粒子为重点。但是目前所制备的片状TiO2纳米粒子均为单晶结构，都是通过水热法或溶剂热法在高温、高压和较强腐蚀性试剂的作用下制备，且产量极低。本论文在常温常压下，通过溶胶凝胶法制备了形貌规整的无定形TiO2亚微米片（amorphous submicron TiO2sheets，以下简称a-SMSs），着重研究了其形成机理，并进一步研究了其光催化性能、颗粒乳化性能、种子聚合过程及该片在辅助制备有机无机杂化中空亚微米球（hybrid hollow submicron spheres，以下简称HHSS）时的作用，并在此启发下通过超声的方法制备了有机无机杂化中空纳米球(hybrid hollow nanospheres，以下简称HHNS)。具体内容如下: 1.在室温条件下，采用溶胶凝胶法一步制备了a-SMSs，并详细地解释了a-SMSs的形成机理;进一步发现煅烧后的a-SMSs(锐钛矿型TiO2亚微米片，anatase-crystal submicron TiO2 sheets，以下简称c-SMSs)在单位面积上的光催化活性是P25的两倍。 2.a-SMSs经表面3-异丁烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(MPS)改性后，(以下简称经MPS改性后的a-SMSs为MPS片），通过种子聚合法制备了有机无机复合的亚微米片。实验发现，只有在引入交联性单体后才能得到形貌规整的复合亚微米片(regular composite submicron sheets，以下简称RCSS)，该片与聚合物基体中有很好的相容性，有望解决TiO2片在聚合物基体中的分散性难题。 3.a-SMSs经表面SiO2改性后（以下简称经SiO2改性后的a-SMSs为SiO2片），实验发现可通过SiO2片进一步与硅氧偶联剂MPS作用，制备HHSS。经过详细研究后，我们提出并验证了SiO2胶体粒子可促进硅烷偶联剂的水解并抑制其水解产物的进一步缩聚、使得硅烷偶联剂的水解产物具备乳化剂的结构和功能，从而进行界面聚合，制得HHSS的机理。 4.受预加入SiO2片辅助制备HHSS的启发，进一步发展了通过超声制备HHNS的方法，得到粒径均匀，兼具亲水亲油两亲特性的HHNS。