二氧化硅納米顆粒的功能化改性及應(yīng)用研究.pdf

1、納米材料的尺寸及形貌與其性能密切相關(guān)，本文通過對反應(yīng)參數(shù)的精確控制，在改性二氧化硅納米顆粒的基礎(chǔ)之上制備了多種復(fù)合納米材料，并對復(fù)合納米材料的形貌及性能進行了研究，證明了此類復(fù)合材料在催化及光催化領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。主要內(nèi)容及結(jié)果如下：
　　1.制備粒度分布均勻的二氧化硅納米顆粒并對其進行表面改性。用氨水、水、乙醇、正硅酸四乙酯作為反應(yīng)體系，通過對各種原料用量的精確控制，制備了粒徑均勻尺寸在100 nm左右的二氧化硅納米顆粒。

2、利用合適摩爾比的3-巰丙基三乙氧基硅烷對二氧化硅納米顆粒進行表面改性，利用水解及縮合反應(yīng)，將二氧化硅納米顆粒表面均勻修飾了一層巰基官能團。
　　2.制備SiO2@Ag、SiO2@Au、SiO2@Fe3O4復(fù)合納米材料。以表面改性的二氧化硅納米顆粒作為基底，在上面均勻的沉積銀、金及四氧化三鐵納米顆粒，表面改性是制備此類復(fù)合納米結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵因素。金與銀貴金屬納米顆粒是通過硼氫化鈉的還原作用制備的，四氧化三鐵納米顆粒是通過共沉淀法在氨水的

3、參與下合成的。此制備方法簡單靈巧，制備出的復(fù)合納米結(jié)構(gòu)形貌可控，并且表面的納米顆粒分散均勻、粒徑可控且與基底二氧化硅連接的牢固性高。
　　3. Au催化劑與SiO2@Au催化劑的性能研究。實驗制備了5 nm和10 nm兩種不同粒徑的 Au催化劑，然后制備了兩種不同基底比例的 SiO2@Au催化劑。結(jié)果證明， SiO2@Au比Au催化劑表現(xiàn)出了更高的催化活性，合適的基底量是SiO2@Au催化劑保持高催化活性的關(guān)鍵。這是因為，基底的存

4、在可以獲得沒有表面配體的小尺寸的Au納米顆粒，高的表面能及界面能使其具有高的催化活性，并且該復(fù)合結(jié)構(gòu)在循環(huán)催化實驗中表現(xiàn)出高的穩(wěn)定性和活性。
　　4.合成SiO2@AgCl及SiO2@Ag3PO4復(fù)合納米結(jié)構(gòu)，并研究其在紫外光下對羅丹明B的光催化降解性能。先將SiO2@Ag表面的Ag納米顆粒進行生長，使其尺寸增大，再利用具有大尺寸Ag納米顆粒的SiO2@Ag復(fù)合結(jié)構(gòu)來制備SiO2@AgCl和SiO2@Ag3PO4光催化劑，此方法是

5、一種值得研究的方法。實驗證明，此類催化材料在紫外光照射下具備優(yōu)異的光催化性能，且SiO2@Ag3PO4比SiO2@AgCl的光催化性能優(yōu)異。
　　5.合成單核或多核的兩種不同結(jié)構(gòu)的Ag@SiO2復(fù)合納米結(jié)構(gòu)。運用單寧酸做還原劑制備Ag與Au納米顆粒，調(diào)控反應(yīng)體系的pH值，各獲得了兩種不同尺寸的Ag納米顆粒與Au納米顆粒。由于Ag納米顆粒尺寸隨反應(yīng)體系pH值的敏感性，我們利用Ag進行了二氧化硅組裝，通過反應(yīng)過程中添加正硅酸乙酯步驟的