应用离子液体调控的液—液界面合成无机纳米材料

来源 :兰州大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:kinggaoblog
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
作为潜在的绿色溶剂,离子液体(ILs)与传统的溶剂(如水和有机溶剂)相比具有诸多的优点:(1)较宽的液态范围(-96~400℃)和良好的热稳定性;(2)在常温常压下不挥发、不燃烧;(3)较高的电导率,较宽的电化学窗口和较高的电化学稳定性;(4)对许多无机和有机物具有很强的溶解能力;(5)较低的界面张力和较高的成核速率;(6)结构和性质的可设计特性,即可以根据特定需要来设计合适的ILs。这些特性使ILs在萃取、分离、催化和有机合成等领域具有广阔的应用前景。显然,应用ILs进行无机纳米材料的制备应该是一个充满挑战的课题,但是ILs在该领域的应用相对较晚,还有待于进一步研究。本文的主要目的是采用IL-H2O液-液界面或IL调节的油-水界面制备无机纳米材料,并在此基础上对所制备的纳米材料进行表征和应用。这种制备方法是将一种前驱物溶于一相,将还原剂或者硫化试剂溶于另一相,反应在界面进行。由于ILs的可设计性,我们可以改变ILs咪唑阳离子的烷基链长或者阴离子的类型来对液-液界面的性质进行调控,进而合成出不同形貌的纳米材料。另外,我们还采用在ILs辅助下高温热分解单分子前驱物的方法进行了无机纳米材料合成的研究。本文各章的主要内容如下:第一章主要对近年来应用ILs制备无机纳米材料进行了详细的综述。所报道的纳米材料主要包括金属单质,氧化物,硫族化物和无机盐类等。ILs在反应过程中主要起到了模板、覆盖剂、结构导向剂、反应试剂和溶剂的作用。ILs在纳米材料制备领域的应用经历了由单一的溶剂、模板向具有多种功能或作用的发展过程。最后,对ILs在无机纳米材料制备方面存在的问题以及未来的发展方向进行了评价。第二章应用不混溶的ILs-H2O界面合成由不同形貌的纳米颗粒组成的Ag薄膜。将邻乙氧基苯胺溶于IL相,AgNO3溶于水相,分别在[C10mim][PF6]-H2O、[C10mim][Tf2N]-H2O和[C10mim][BF4]-H2O界面合成了由较大的Ag纳米片、较长的Ag纳米带和类立方Ag颗粒组成的薄膜。变化烷基链长对其形貌也能产生一定的影响,烷基链长变短,产物形貌的均一性降低。采用SEM、TEM、HRTEM、 SAED和XRD对其形貌进行了表征,并对其生长机理进行了探讨。所制备的薄膜可以直接用作SERS测试的活性基底。以PATP为分子探针,发现所制备的Ag纳米片和纳米带薄膜具有较强的SERS增强效应。第三章应用ILs-H2O界面可调控的特点制备ZnS薄膜。将二乙基二硫代氨基甲酸锌溶于IL相,硫化钠溶于水中,分别在[C8mim][PF6]-H2O、[C8mim][Tf2N]-H2O和[C8mim][BF4]-H2O界面合成了由蠕虫状、龙状和纳米颗粒组成的ZnS薄膜。烷基链长度的增加有利于更加结构化的薄膜的形成。我们采用SEM、EDXS、TRTEN、SAED、XRD和FTIR对产物进行了表征,结果表明,低温(30℃)下,在[C8mim][PF6]-H2O界面合成了高温稳定相(六方相),而在另外两种ILs-H2O界面所制备的ZnS薄膜为立方相结构。通过和有机溶剂-水界面所合成的材料进行比较,我们认为ILs-H2O界面能够制备出更加结构化的薄膜。在反应过程中,ILs和H2O在界面处组成独特的连通的极性和非极性领域对产物形貌起到了模板的作用,而且所制备的薄膜表现出从超疏水到亲水可调的润湿性。第四章应用ILs调节的有机溶剂-水界面两相热合成CuS纳米结构。将铜铁试剂铜溶于氯仿相,硫脲溶于水相。同时在氯仿相中加入具有不同烷基链长或不同阴离子的ILs。由于ILs具有两亲特性,因而其存在于两相界面。同时由于ILs烷基链长、阴离子体积和阴离子子与阳离子配位的差异,导致液-夜界面的粘度和微观结构等性质的不同,从而合成出不同形貌的CuS纳米结构,如花状、刺猬状、大的纳米圆片、纳米颗粒、多面体和树枝状等。在反应过程中,合适的阴离子和烷基链长度可以在极端的条件下稳定油相的球形结构,从而形成3D纳米结构的CuS。所制备的花状和刺猬状的CuS样品具有较大的比表面积,在光降解甲基橙和热分解高氯酸铵的过程中表现出较高的催化活性。第五章在含磷IL [trihexyl(tetradecyl)phosphonium bis(2,4,4-trimethyl pentylphosphinate)]辅助下热分解单分子前驱物二乙基二硫代氨基甲酸镉,制备了短棒、类球形和多面体等不同形貌的CdS纳米晶。研究表明,产物的形貌、尺寸和晶型可以通过调节反应温度、单体浓度、反应时间和IL与十六烷基胺的比率来进行调控。较高的反应温度有助于较高晶型的形成,而较低的反应温度和较高的单体浓度有助于各项异性结构的形成。所用的IL有利于六方相CdS纳米晶的形成,而且IL与十六烷基胺的比率对产物的形貌也起到了重要的作用。所制备的样品在UV光照射下光降解甲基橙的过程中显示出了较高的光催化活性。同时,我们对CdS纳米晶形成的可能机理进行了分析。第六章总结了本工作的主要创新点和存在的不足,并就下一步的工作进行了展望。
其他文献
TiO2材料由于具备高催化活性、无毒性和化学稳定性等优点而被广泛应用于资源与环境领域,TiO2薄膜因比粉体易于从反应体系中分离与回收利用而备受关注。本文将一种新型物理沉积
随着人类基因组计划的实施和推进,生命科学研究已进入了后基因组时代。低丰度蛋白质中往往包括一些在生命过程中起关键性作用的蛋白质,而高丰度蛋白质的大量存在对低丰度蛋白
<正> 笔者在临床工作中,用验方"头痛闻药",治疗"癫痫性偏头痛"之证,效若桴鼓,兹整理如下,以供同道参考。方药:樟脑3克;冰片0.6克。用法:头痛发作时,将上药共为细末,放置于
低空无人机航摄遥感系统的推出,使其快速在应急测绘、小城镇、新农村规划和困难地区测绘中占有一席之地,并发挥了巨大的作用。本文就无人机技术在矿区建设及规划中的应用做了
基于物理核心素养,依据课程标准,结合初中物理教材进行指向深度学习的深度备课;基于理解性学习进行相应的课时设计,创设物理情境、激发学生兴趣、注重进行有效的探究活动;有
一维纳米材料(纤维、线、棒、带及管)由于独特结构和优良物理化学性能被广泛应用于催化、传感器、电池、电子器件等许多重要技术领域。阳极氧化铝(Anodic Aluminum Oxide,AAO)制备
<正> 一项耗资50万英镑的培训课件(材料),已经由国家课程委员会在开放大学的协助下完成了。这个课件分配给所有的学校,以便帮助教师为国家课程的实施作准备。 这份课件包括一
白藜芦醇是一种植物抗毒素,随着药理学家和生物化学学家对它研究的不断深入,其重要药用价值愈来愈突出。本文重点探讨从虎杖中分离提纯白藜芦醇。主要工作是:建立了高效液相色谱
模仿学习是一种基础性的学习方式,强调模仿者有意或无意对外在世界的真实反映以及选择性再现他者的目标与意愿。模仿学习的重要性虽然得到了证实,却在许多方面仍会产生误解和
随着工程技术和自然科学的发展,机械产品已经开始向微型化发展,而流体控制微型化是其中一个重要的方向。微流控装置通常是一种以微通道网络和各种功能单元集成化为特点的微流控