| 研究生: |
洪忠義 Chung-I Hung |
|---|---|
| 論文名稱: |
奈米多孔性材料之製備 |
| 指導教授: |
陳暉
Hui Chen |
| 口試委員: | |
| 學位類別: |
碩士 Master |
| 系所名稱: |
工學院 - 化學工程與材料工程學系 Department of Chemical & Materials Engineering |
| 畢業學年度: | 91 |
| 語文別: | 中文 |
| 論文頁數: | 93 |
| 中文關鍵詞: | 溶膠凝膠法 、奈米多孔材 、模板分子 |
| 相關次數: | 點閱:4 下載:0 |
| 分享至: |
| 查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報 |
本研究藉由溶膠凝膠法來製備奈米多孔性材料,多孔結構是在溶膠凝膠反應液中,以添加模板分子、添加反應性模板分子與不添加模板分子等三種方式來生成。此三種方式所製得之凝膠體再藉由鍛燒將有機物移除來獲得各種奈米多孔材。
在添加模板分子的系統中,先將四乙氧基矽烷(TEOS)、甲醇與水在酸性條件下進行水解縮合反應後,加入親水性模板分子,再經反應後形成凝膠體,藉由鍛燒移除有機物後,經氮氣吸附孔隙儀(ASAP)分析顯示隨著模板分子的量的增加或模板分子的極性增加,可得較大孔徑之奈米多孔材(2-5nm),而其孔徑分佈狹窄,而利用XRD,TEM觀測得知孔洞排列並不均一。
在添加反應性模板分子的系統,先將四乙氧基矽烷、乙醇和水之混合液與反應性模板分子混合,酸性條件下,導入過硫酸鉀(KPS)作為起始劑,使二氧化矽之網狀結構與聚合物能同時產生,形成有機無機奈米混成材料,藉由鍛燒移除有機物後,經ASAP分析顯示隨著反應性模板分子的量的增加,可得較大孔徑之奈米多孔材(2-2.5nm),證實添加反應性模板分子所製得之高分子是以奈米程度分散在矽網結構中,但所得之孔徑較添加模板分子下所製得之產物小。鍛燒前之混成材料利用TGA、DSC證實添加反應性模板分子所製得之有機無機混成體確實提昇有機相的熱性質,而由SEM表面結構分析亦無明顯顆粒存在,達到良好的混成效果。
在不添加模板分子藉由改變溶膠凝膠製備條件的系統,則是採用兩階段的反應方式,先將四乙氧基矽烷與水混合,酸性條件下反應形成溶膠態,再利用氨水促使其變成凝膠態,使孔洞結構迅速形成。藉由調整pH值,經不同溫度(600或200℃)鍛燒後,經ASAP分析顯示隨著系統pH值逐漸增加,其孔洞結構在600℃鍛燒所產生的崩塌現象有愈來愈小的趨勢。且由XRD分析結果發現將系統調至pH=8時,有一結晶峰產生,代表在此條件下,材料之孔洞排列較為均一。另外在改變水含量及反應時間上,結果顯示水含量增加,可獲得較大孔徑之多孔材(5.5nm);而反應時間增加能使系統反應更完全,可獲得較狹窄之孔徑分佈。
None
1. J. Rayss, G. Sudolski, Sensors and Actuators B, 87 (2002) 397
2. F. Abdelmalek, J. M. Chovelon, M. Lacroix, N. Jaffrezic-Renault, V. Matejec, Sensors and Actuators B, 56 (1999) 234
3. J. Lin, Trends in analytical chemistry, vol. 16, no.4 (1997) 200
4. F. Schuth and W. Schmidt, Adv. Mater. 14, no.9 (2002) 629
5. G. Wirnsberger, P. Yang, B. J. Scott, B. F. Chmelka, G. D. Stucky, Spectrochimica Acta Part A, 57(2001)2049
6. K. H. Santo, M. Fichtner, K. Schubert, Applied Catalysis A: General, 220 (2001) 79
7. C.J. Brinker, K. D. Keefer, D. W. Schaefer and C. S. Ashley, J. Non-Cryst. Solids, 48 (1982) 47
8. T. M. Harris, E. T. Knobbe, J. Mater. Sci. Lett., 15 (1996) 132
9. M. Yamane, S. Aso, T. Sakaino, J. Mater. Sci., 13 (1978) 865
10. T. Adachi and Sakka, J. Mater. Sci., 25 (1990) 4732
11. M. A. Einarsrud, L. Rormark, S. Hareid, T. Grande, J. Non-Cryst. Solids, 211 (1997) 49
12. M. Nogami and Y. Abe, Phys.Rev. B, 55 (1997) 12108
13. M. Nogami and Y. Abe, J. Phys. Chem. B, 102 (1998) 5772
14. Y. Liu, L. Zhang, X. Yao and C. Xu, Mater. Lett., 49 (2001) 102
15. M. D. Curran, A. E. Stiegman, J. Non-Cryst. Solids, 249 (1999) 62
16. S. R. Kumar, P. K. Pillai and K. G. K. Warrier, Polyhedron, 17, 10(1998) 1699
17. A. M. M. Santos and W. L. Vasconcelos, J. Non-Cryst. Solids, 273 (2000) 145
18. Y. Xi, Z. Liangying, W. Sasa, Sensors and Actuators B, 24-25 (1995) 347
19. B. Sellergren, Trends in analytical chemistry, vol. 16, no. 6 (1997) 310
20. O. Bruggemann, Biomolecular Engineering, 18 (2001) 1–7
21. Yoldas, B. E., J. Mater. Sci., 14 (1979) 1843
22. Nogami, M. and Moriya, Y., J. Non-Cryst. Solids, 37 (1980) 191
23. Klein, L. C. and Garvey, G. J., J. Non-Cryst. Solids, 38 (1980) 39
24. Makherju, S. P., J. Non-Cryst. Solids, 42 (1980) 477
25. Partlow, D. P. and Yoldas, B. E., J. Non-Cryst. Solids, 46 (1981) 153
26. Yoldas, B. E., J. Non-Cryst. Solids, 51 (1982) 105
27. Paoting, Y., Hsiaoming, L. and Yuguang, W., J. Non-Cryst. Solids,52 (1982) 511
28. Pope, E. J. A. and Mackenzie, J. D., J. Non-Cryst. Solids, 87 (1986) 185
29. Zerda, T. W., Artaki, I. and Jonas, J., J. Non-Cryst. Solids, 81 (1986) 365
30. Himmel, B. Gerber, T. and Burger, H., J. Non-Cryst. Solids, 91 (1987) 122
31.詹佳樺,中央大學化學工程研究所碩士論文(2001)8-12
32. C. T. Kresge, M. E. Leonowicz, W. J. Roth, J. C. Vartuli, and J. S. Beck, Nature 359 (1992) 710
33. J. S. Beck, J. C. Vartuli, W. J. Roth, M. E. Leonowicz, C. T. Kresge, K. D. Schmitt,C. T.-W. Chu, D. H. Olson, E. W. Sheppard, S. B. McCullen, J. B. Higgins, and J. L.Schlenker, J. Am. Chem. Soc. 114 (1992) 10834
34. S. A. Bagshaw, E. Prouzet, and T. J. Pinnavaia, Science 269 (1995) 1242
35. P. T. Tanev, and T. J. Pinnavaia, Science 267 (1998) 865
36. D. Zhao, J. Feng, Q. Huo, N. Melosh, G. H. Fredrickson, B. F. Chmelka, and G. D. Stucky, Science 279 (1998) 548
37. D. Zhao, P. Yang, N. Melosh, J. Feng, B. F. Chmelka, and G. D. Stucky, Adv. Mater. 10, No.16 (1998) 1380
38. S. Baskaran, J. Liu, K. Domansky, N. Kohler, X. Li, C. Coyle, G. Fryxell, S. Thevuthasan, and R. E. Williford, Adv. Mater., 4 (2000) 291
39. C. M. Yang, A. T. Cho, F. M. Pan, T. G. Tsai, and K. J. Chao, Adv. Mater., 14 (2001) 1099
40. H. Fan, H. R. Bentley, K. R. Kathan, P. Clem, Y. Lu, C. J. Brinker, J. Non-Cryst. Solids, 285 (2001) 79
41. Y. Wei, J. Xu, H. Dong, J. H. Dong, K. Y. Qiu, and S. A. Jansen-Varnum, Chem. Mater., 11 (1999) 2023
42. Y. Wei, D. Jin, T. Ding, W. H. Shih, X. Liu, S. Z. D. Cheng, and Q. Fu, Adv. Mater., 3 (1998) 313
43. J. Y. Zheng, J. B. Pang, K. Y. Qiu, and Y. Wei, J. Inorg. Organomet. Polym. Vol.10, No.1 (2000) 39
44. J. Y. Zheng, J. B. Pang, K. Y. Qiu, and Y. Wei, Microporous and Mesoporous Materials 49 (2001) 189
45. J. B. Pang, K. Y. Qiu, Y. Wei, Microporous and Mesoporous Materials 40 (2000) 299
46. Vaudry, F. Khodabandeh, S.; Davis, M. E. Chem. Mater. 8 (1996) 1451
47. J. Y. Zheng, J. B. Pang, K. Y. Qiu, and Y. Wei, J. Inorg. Organomet. Polym., Vol.10, No.3, (2000) 103
48. Y. Wei,Q. Feng, J. Xu, H. Dong, K. Y. Qiu, S. A. Jansen, R. Yin, and K. K. Ong, Adv. Mater., Vol.12, No.19 (2000) 1448
49. K. Moller, T. Bein, R. X. Fischer, Chem. Mater., 11 (1999) 665.
50. M. H. Lim, C. F. Blanford, A. Stein, J. Am. Chem. Soc., 119 (1997) 4090
51. T. Saegusa and Y. Chujo, J. Macromol. Sci.—Chem., A27(13&14) (1990) 1603
52. T. Saegusa, J. Macromol. Sci.—Chem., A27(9) (1991) 817
53. M. Toki, T. Y. Chow, T. Ohnaka, H. Samura, and T. Saegusa, Polym. Bull. 29 (1992) 653
54.Y. Chujo, E. Ihara, S. Kure, K. Suzuki, and T. Saegusa, Macromolecules, 26 (1993) 5681
55. K. Suzuki, T. Yumura, Y. Tanaka, M. Akashi, J. Controlled Release, 75 (2001) 183
56. R. Tamaki and Y. Chujo, Appl. Organometal. Chem., 12 (1998) 755
57.廖聖茹,黃依蘋,林仁章,黃瑞呈,工業材料雜,190期,(2002/10)
58. P. Innocenzi, J. Non-Cryst. Solids, 316 (2003) 309
59. H. K. Mahabadi, K. F. O’Driscoll,