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在四川省青年基金(20080342)及中国工程物理研究院科学技术发展基金重点赞助项目(2007A03003)的资助下,分别以针状纳米ZnO、D-CSA、阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠、阳离子表面活性剂十八胺等为模板剂,采用模板法,对一维SiO2纳米管的制备进行了研究。结果表明:
(1)以针状纳米ZnO为模板,正硅酸乙酯(TEOS)为硅源制备了二氧化硅纳米管,并研究了配比和反应条件对二氧化硅纳米管产率的影响。研究结果表明,二氧化硅纳米管的产率受TEOS浓度影响较大,在一定范围内,纳米管产率随TEOS浓度的增加呈先增后降的趋势,当n(ZnO):n(TEOS):n(NH3·H2O)=11:1:30,TEOS浓度为0.0180 mol/L时,纳米管产率高达95％,在一定范围内,产率随着反应时间的增长而增大,静置酸处理去除针状纳米ZnO模板有利于保持纳米管形貌的完整性。
(2)以阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠为模板剂,在特定条件下形成棒状胶束,以此为模板进行SiO2纳米管的制备,研究发现,产物在SEM与TEM观察下的长度形貌不同,分析了SEM下为长线而TEM下为短棒状的原因。观察了不同静置时间下产物的SEM结构的不同,并且总结了反应时间对纳米管制备过程中的影响。
(3)以阳离子表面活性剂十八胺为模板剂,制备SiO2纳米管过程中获得了分散性很好的纳米微球,表面活性剂完美的包覆在微球表面,呈规则性分布。不同条件下制备获得了SiO2纳米棒,研究了形成实心微球和实心纳米棒的原因,分析了纳米棒的生长过程,并分析了该实验中形成纳米棒的机理。
(4)以类表面活性剂甲基橙为模板剂尝试制备SiO2纳米管的过程中制备获得SiO2纳米棒,观察了不同甲基橙浓度条件下产物的形貌变化。实验发现,随着甲基橙浓度的增大,产物形貌逐渐由米粒状向线状转变,达到一定浓度之后,线状产物开始转变为针状。在某些浓度条件下,几种形貌同时存在。
(5)在一定条件下,D—CSA可以形成较好的模板,但是SiO2无法在模板表面吸附并进行缩聚,实验表明模板表面与SiO2之间有较强作用力是制备SiO2纳米管的重要条件。研究了通过表面活性剂对模板表面的包覆处理来改善SiO2与模板间的吸附作用,发现不同浓度的表面活性剂对模板形貌起到了明显的影响,但是SiO2无法在模板表层聚集。又研究TEOS浓度对最后产物的形貌影响。