离子液体辅助功能纳米材料合成研究

• 作 者: 丁昆仑
• 机 构: 中国科学院化学研究所
• 出 处: 中国科学院化学研究所
• 发表日期: 2009年期
• 关键词: 功能纳米材料 二氧化钛纳米晶体 合成方法 离子液体 核壳结构

采用离子液体等绿色介质合成功能纳米材料是实现材料合成绿色化的重要途径，同时由于绿色溶剂的特性有望得到高性能的功能材料，因此相关研究引起了人们的广泛关注，成为当今的前沿研究领域。本论文充分利用离子液体的特性，发展了几种离子液体辅助制备纳米材料的新方法，并可控合成了TiO2纳米晶体、聚苯乙烯(PS)-聚苯胺(PANi)核壳结构、碳纳米管(CNTs)-介孔SiO2核壳结构等。主要研究内容和结果如下：　　
1.采用离子液体辅助水热反应对二氧化钛的晶型转变过程进行了系统研究，发现离子液体的类表面活性剂特性在控制纳米晶体聚集行为方面起着关键作用，并由此控制着二氧化钛的结晶过程。通过调节各种反应参数，可控合成了多种形状、尺寸均匀、晶相纯净的锐钛矿和金红石纳米晶体。　　
2.发展了一种微波辅助离子液体热制备单分散过渡金属氧化物纳米晶体的方法，具有反应快速、加热均匀、操作简单等优点。可控合成了高度结晶、Ti3+缺陷很少、尺寸均匀的锐钛矿TiO2纳米晶体。　　
3.发展了一种离子液体辅助制备PS-PANi核壳结构的新方法。以离子液体为助剂，分别采用乳液聚合和沉淀聚合制备了具有咪唑阳离子功能化表面的PS单分散微球；将AuCl4-离子吸附到PS微球的表面，利用AuCl4-的氧化作用，实现了苯胺单体在PS微球表面的聚合反应，得到PS-PANi核壳结构，并利用种子生长过程实现了PANi壳层的厚度控制。　　
4.发展了一种阳离子表面活性剂辅助制备CNTs-介孔二氧化硅核壳结构的新方法，实现了对多壁碳纳米管和单壁碳纳米管的SiO2可控包覆。碳管在包覆过程中呈单根分散状态，不发生聚集。这种方法操作简单，而且不会破坏碳纳米管的电子结构，SiO2多孔涂层结构有利于材料的进一步功能化。