介孔二氧化硅的制備及銀的負(fù)載性研究[2]

1、南京理工大學(xué) 碩士學(xué)位論文 介孔二氧化硅的制備及銀的負(fù)載性研究 姓名：楊沖 申請學(xué)位級別：碩士 專業(yè)：材料學(xué) 指導(dǎo)教師：劉孝恒 20100623碩上論文介孔二氣化砝的制備及銀的負(fù)載性研究摘 要近年來，介孔材料由于其獨特的優(yōu)異性能成為了研究開發(fā)的熱點，在催化、吸附 分離、藥物釋放等領(lǐng)域的應(yīng)用前景更使其備受關(guān)注。本文主要研究采用溶膠-凝膠法 制備分布均勻、形狀規(guī)則的介孔二氧化硅并對其進(jìn)行改性，研究改性后復(fù)合的介孔二 氧化硅的性質(zhì)。以正硅酸乙酯（TEOS)作為硅源、十六烷基三甲基溴化銨（CTAB) 作為模板，在醇水體系中，在堿性條件下合成分布均勻的球形介孔狀二氧化硅(Si02), 通過一系列表征手段

2、對介孔二氧化硅進(jìn)行表征；同時將制備的介孔二氧化硅作為載 體，將金屬銀（Ag)粒子在介孔二氧化硅上進(jìn)行負(fù)載摻雜改性，研究改性后復(fù)合結(jié) 構(gòu)新的性質(zhì)及應(yīng)用。主要研究內(nèi)容如下：(1) 在堿性條件下以陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨（CTAB)作為模 板，制備分布均勻、形狀規(guī)則的球形介孔二氧化硅，采用X-射線衍射（XRD)、比表 面分析儀（BET)、熱重分析（TG)、掃描電子顯微鏡（SEM)、透射電子顯微鏡（TEM) 等多種手段對制備的介孔Si02納米粒子進(jìn)行表征。(2) 研究表面活性劑、醇、煅燒溫度等對介孔形成過程的影響，解釋溶膠-凝膠 法制備球形介孔Si02的形成機(jī)理，并得出制備形狀規(guī)則、分布均

3、勻的介孔Si02球的 最優(yōu)條件。(3) 將制備的介孔二氧化硅球作為載體，通過直接和間接的合成方法將銀負(fù)載 到介孔二氧化硅球的孔道以及表面，得到銀負(fù)載型介孔二氧化硅，比較得出最佳的制 備方法，并對改性后形成的Ag-Si02進(jìn)行表征。(4) 將金屬Ag改性后的介孔Si02進(jìn)行抗菌實驗，研究其對大腸桿菌的抗菌效 果，結(jié)果顯示其具有優(yōu)于納米銀（Ag)的抗菌作用，實驗初步闡述改性后Ag-Si02 的抗菌機(jī)理。關(guān)鍵詞：溶膠-凝膠，銀，介孔二氧化硅，抗菌性能，大腸桿菌#碩上論文AbstractAbstractRecently, mesoporous materials have been an import

4、ant approach to the development of their unique excellent properties, and have broad application in many fields, such as catalysis, adsorption and separation, drug delivery and other fields. In this paper the mesoporous silicas with well distribution and rule shape were prepared by sol-gel, at the s

5、ame time we modified the mesoporous materials and their properties had also been studied. The mesoporous silicas with uniform size had been prepared by sol-gel using TEOS and CTAB as raw materials under the alcohol-water system. The influences of the reaction conditions were discussed and a possible

6、 mechanism for the formation of the mesoporous silicas is proposed. The main contents were summarized as following:Mesoporous silicas were prepared with cationic surfactant as template. XRD, TG, BET, SEM, TEM were been used in the characterization of these spheres.The effects of difference condition

7、s on the reaction, such as the type of surfactants, the dosage of the alcohol, calcination temperature were discussed and the optimum conditions were confirmed.Ag nanoparticles were coated in the channels of mesoporous silicas through direct and indirect synthesis method, the metal supported mesopor

8、ous silicas had been first synthesized via a softly process. The nanoparticle composite grains were proved to form the structure by XRD, TG, SEM, BET, UV, FI-IR and TEM.Metal modified mesoporous silicas were used to the antibacterial experiments and studied the antibacterial tests on E. coli, the ex

9、periments indicated that the modified Ag-SiC>2 had good antibacterial properties. The action mechanism had also been discussed.Key words: sol-gel，Ag，mesoporous silica, antibacterial, E. coli本學(xué)位論文是我在導(dǎo)師的指導(dǎo)下取得的研究成果，盡我所知，在本學(xué)位論文中，除了加以標(biāo)注和致謝的部分外，不包含其他人己經(jīng)發(fā)表或 公布過的研究成果，也不包含我為獲得任何教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使 用過的材料。與我一同工作的同

10、事對本學(xué)位論文做出的貢獻(xiàn)均已在論文 中作了明確的說明。研究生簽名：學(xué)位論文使用授權(quán)聲明南京理工大學(xué)有權(quán)保存本學(xué)位論文的電子和紙質(zhì)文檔，可以借閱或 上網(wǎng)公布本學(xué)位論文的部分或全部內(nèi)容，可以向有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交并 授權(quán)其保存、借閱或上網(wǎng)公布本學(xué)位論文的部分或全部內(nèi)容。對于保密 論文，按保密的有關(guān)規(guī)定和程序處理。研究生簽名：年名月巧婦碩上論文介孔二氧化砝的制備及銀的負(fù)載性研究第1章緒論從1992年M41S的問世以來，介孔材料在催化、分離、感應(yīng)器、染料激光器等 領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，這些都取決于其高比表面積，分布良好的介孔結(jié)構(gòu)以及連續(xù) 可調(diào)的孔道2。最近幾年，介孔二氧化硅作為藥物分散體系的藥物工具得到了

11、新的發(fā) 展，這是因為二氧化硅無毒并且具有很高的生物相容性。而且一個重要的原因在于其 孔壁富含自由的硅羥基基團(tuán)，能夠與合適的藥物官能團(tuán)發(fā)生反應(yīng)。然而，絕大部分的 介孔二氧化硅材料在很多方面的應(yīng)用存在著內(nèi)在的限制3】，這就使得介孔二氧化硅的 應(yīng)用受到很大的限制，如果能夠?qū)⑵溥M(jìn)行改性，使其與其它粒子或基團(tuán)復(fù)合，從而充 分利用其特性，就能夠擴(kuò)大介孔二氧化硅的應(yīng)用范圍，使其具有更大的利用價值。近幾年，介孔二氧化硅改性方面的研究取得了很大進(jìn)展。Lu等人報道了一種將 鈷納米顆粒移植到SBA-15外表面制備具有開放孔道磁性二氧化硅的新方法4】。Wu 等人通過將二氧化硅包覆在Fe304的表面合成了磁性材料【5。

12、這樣就將介孔二氧化硅 與其它物質(zhì)如銀（Ag)、金（Au)、二氧化鈦（Ti02)等顆粒有效的結(jié)合起來，形成 了具有高比表面積及特殊性能的納米復(fù)合顆粒。Ag、Au、丁丨02本身具有的性能（如 催化性、光電性、抗菌性等等）在與介孔二氧化硅復(fù)合后將得到進(jìn)一步的繼承甚至加 強(qiáng)，這種具有新穎結(jié)構(gòu)的無機(jī)復(fù)合材料在催化、吸附分離、光電、生物等領(lǐng)域具有更 加廣泛的應(yīng)用。1.1溶膠-凝膠法溶膠-凝膠法是一種溫和的材料制備方法，其在室溫下就能夠進(jìn)行，而且耗能低、 污染小，由于現(xiàn)代生活對于環(huán)境保護(hù)的高要求使其受到研究者的廣泛青睞，成為了一 種材料制備的常用方法。作為一種新制備技術(shù)，其應(yīng)用范圍比較廣泛，一般在無機(jī)材 料

13、的制備過程中得到應(yīng)用。將溶膠-凝膠法制備的無機(jī)材料從形態(tài)上進(jìn)行分類，主要 包括：超細(xì)粉體、薄膜涂層、纖維材料、塊狀材料等6。釆用這種方法制備的無機(jī)非 金屬材料具有獨特的物理化學(xué)性能，目前用來制備最多的是氧化物材料如Si02、Ti02、 A1203等，這些材料在玻璃、氧化物涂層、功能性陶瓷材料、復(fù)合氧化物材料等方面 得到了成功的應(yīng)用。1.1.1溶膠-凝膠的定義所謂溶膠-凝膠法（sd-gd)是1970年以后發(fā)展起來的一種高新制備方法。它是 指在液相體系中以無機(jī)物或者金屬醇鹽作為前驅(qū)體，通過均勻混合、水解、縮合等一 系列反應(yīng)在溶液中形成穩(wěn)定的透明溶膠，然后經(jīng)過溶膠的陳化，溶膠中的顆粒慢慢聚 合，形成

14、凝膠7。溶膠-凝膠法包括兩種不同的形態(tài)：溶膠和凝膠。他們的區(qū)別在于: 溶膠是一種具有流動性的，沒有固定形狀的體系，它具有液體特征，溶膠中分散的粒 子顆粒大小在lnm-100nm之間；凝膠則是沒有流動性但是有固定形狀的一種膠體體 系，具有固體特征，凝膠體系中的分散物質(zhì)形成連續(xù)的網(wǎng)狀骨架，這些骨架具有三維 空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，骨架空隙充有液體或氣體8。溶膠-凝膠法就是一種將化學(xué)活性比較高的化合物經(jīng)過溶液、溶膠、凝膠固化， 再經(jīng)過后續(xù)的干燥、熱處理等方式形成固體化合物的方法。1.1.2溶膠-凝膠的基本原理溶膠-凝膠法的基本原理就是初始反應(yīng)物（又被稱作前驅(qū)體，一般是無機(jī)鹽或者 金屬醇鹽溶液）溶于溶劑（可以是

15、水或者有機(jī)溶劑）中形成均勻的溶液，這些溶質(zhì)在 溶劑中發(fā)生水解或者醇解反應(yīng)，生成物聚集成lnm左右的粒子組成溶膠，溶膠再通 過一系列的過程如蒸發(fā)、干燥轉(zhuǎn)變成凝膠。其基本反應(yīng)包括溶劑化反應(yīng)、水解反應(yīng)和 縮合反應(yīng)9'11。其工藝過程如下圖1.1所示m:圖l.lsol-gel工藝過程71.1.3溶膠-凝膠的特點溶膠-凝膠法具有很多獨特的特點：（1)操作簡單、反應(yīng)容易進(jìn)行，一般采用溶 膠-凝膠法進(jìn)行的實驗在常溫下就可以實施，這樣就減少了能量及原料的消耗；（2) 可控性強(qiáng)，由于前驅(qū)體首先通過溶劑化在溶劑中充分溶解形成溶液這樣就可以在較短 的時間內(nèi)使得各種反應(yīng)物充分混合，這就有利于無機(jī)物種在分子尺度

16、上進(jìn)行排列;（3) 反應(yīng)溫和，對環(huán)境危害性小，由于溶膠-凝膠法主要是一個水解、縮合的過程而沒有 復(fù)雜的合成步驟因此對環(huán)境的危害相對較小112。而且采用該方法制備介二氧化硅操 作簡單、可控性強(qiáng)，已經(jīng)顯示出良好的發(fā)展前景。1.2溶膠-凝膠法Csol-gel)制備介孔二氧化硅由于溶膠-凝膠法具有反應(yīng)溫度低、反應(yīng)達(dá)到分子水平上的均勻以及工藝簡單等 優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于固體材料的制備過程中。在本實驗中，采用溶膠-凝膠法制備介 孔二氧化硅，通過所選前驅(qū)體在溶液中的水解、縮合過程制備形狀規(guī)則、大小均勻的 介孔二氧化硅顆粒。1.2.1介孔材料孔材料是一種具有吸附性的多孔材料，通常根據(jù)其孔的特征來區(qū)分不同的多孔材

17、 料，國際純粹和應(yīng)用化學(xué)協(xié)會（IUPAC)根據(jù)多孔材料孔徑的大小把多孔材料 分為三類，微孔材料(Microporous materials，fiK2nm)> 介孔材料(Mesoporous materials, 2nm<i/<50nm)和大孔材料（Macroporous materials，f/>50nm),根據(jù)其結(jié)構(gòu)特征又可 以分為無序孔結(jié)構(gòu)材料和有序孔結(jié)構(gòu)材料。我們把孔徑范圍在2nm-50nm的孔材料叫 做介孔材料13，14】，由于其在分子催化、納米反應(yīng)器、光電子、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域的應(yīng)用 前景及發(fā)展表現(xiàn)出的優(yōu)異特性，使其一誕生就得到國際物理、化學(xué)及材料界的高度重 視，

18、并迅速發(fā)展成為研究的熱點15。1.2.1.1介孔材料的發(fā)展最早使用的介孔材料屬沸石分子篩，但是隨著石油工業(yè)的不斷發(fā)展其己不能滿足 工業(yè)化的要求，在這種情況下，必須有一種新的分子篩材料產(chǎn)生。而MCM-41在1992 年由Mobil公司科學(xué)家Kresge和Beck發(fā)現(xiàn)以來【16】，已經(jīng)成為了取代沸石分子篩的一 種重要的介孔材料。這種孔徑介于2nm-50nm之間的新材料，是一種孔徑大小均勻、 比表面積大、孔徑分布窄并且有很好有序性的典型的介孔材料，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)就引起科學(xué) 家的廣泛關(guān)注。由于其具有一系列優(yōu)異的特性使其在催化、吸附分離、生物傳感、光、 電、磁等方面具有很大的應(yīng)用前景。近幾年，介孔材料已經(jīng)成為

19、國際上跨物理、化學(xué)、 生物、材料等多學(xué)科的熱點前沿領(lǐng)域17_19。1.2.1.2介孔材料的分類介孔材料具有豐富的種類，可以按照不同的分類方式進(jìn)行分類。按化學(xué)組成分類， 介孔材料一般可分為硅基和非硅基兩大類14。相對于非硅基介孔材料而言，硅基介孔 材料的性能較好，硅基介孔材料的熱穩(wěn)定性好，煅燒后孔結(jié)構(gòu)不容易坍塌而且比表面 積和孔容量都比非硅基介孔材料大，合成機(jī)制也比較完善，因此目前對非硅組成介孔 材料的研究尚不如對硅基介孔材料的研究活躍【2()，21。按其結(jié)構(gòu)不同介孔娃基材料可分為六種，其中較為常見的有:六方相(hexagonal) 的 MCM-41、立方相（cubic)的 MCM-48、層狀（

20、lamellar)穩(wěn)定的 MCM-50，結(jié)構(gòu) 如圖1.2所示【22】。另外，還有六方相的SBA-1，三維六方結(jié)構(gòu)的SBA-2和無序排列 的六方結(jié)構(gòu)的MSU-n23】。3碩h論文介孔二氧化砝的制備及銀的負(fù)載忡研究凼 1.2 M4IS 介孔材料的結(jié)構(gòu)1221 a： MCM-41； b： MCM-48； c： MCM-50 按介孔材料是否有序，介孔材料又可分為有序、無序兩大類。有序介孔材料與無 序介孔材料相比，具有規(guī)整排列1241、可調(diào)且分布狹窄的孔道結(jié)構(gòu)，自1992年Mobil 公司在Nature雜志上首次報道M41S系列有序介孔分子篩以來|2S 261 有序介孔材料 受到了人們的廣泛關(guān)注，迅速成

21、為國際上各個學(xué)科爭相研究的熱點課題。1.2.2有序介孔材料有序介孔材料的起源可以追溯到1969年，當(dāng)時美國一家公司申請的專利中曾經(jīng) 包含過這樣一種輕質(zhì)氧化硅物質(zhì)，只是人們當(dāng)時還不淸楚它的結(jié)構(gòu)與特性|271。其真正 得以發(fā)展是從1992年美國Mobil公司研究者通過使用模板劑的方法合成M41S系列 介孔材料開始的。由于這種材料具有很卨的比表面積、規(guī)則的形態(tài)與介觀結(jié)構(gòu)、均勻 的孔徑分布、連續(xù)可調(diào)的孔道，使其在吸附分離、催化、藥物傳輸> 傳感器、光電磁 微器件等方面具有很大的應(yīng)用甜景，得到研究者的廣泛關(guān)注。國內(nèi)在這一領(lǐng)域取得重 大成果的是復(fù)M大學(xué)的趙東元教授及其課題組，他們合成了一系列以復(fù)旦大

22、學(xué)命名的 新型介孔分子篩材料FDU系列，得到業(yè)界的認(rèn)可與發(fā)展。有序介孔材料的有序介孔陣列長度又包含在納米里級和宏觀尺度兩大類。按照不 同化學(xué)成分來分，有序介孔材料的種類繁多，如圖1.3所示281f 純硅：MCM、SBA、MSU-n 廠鏈基 |摻雜（金屬）1改性1有序分子修飾 有序孔材料彳阇栽金屬絡(luò)合物,過波金屬氧化物 、非硅基f磷酸鹽1 1丨:氧化軟硫族化合物 *介孔碳閣1.3有序介孔材枓的分類1281 如此豐富的分類使得介孔材料成為目前研究的熱點課題。其中以硅基介孔材料的 研究最為突出，其代表成果是有序介孔氧化硅材料。有序介孔二氧化硅材料受到如此宵睞的原因在于其獨特的物理、化學(xué)性質(zhì)。由于 有

23、序介孔二氧化硅的結(jié)構(gòu)特點和性能優(yōu)于無定形無機(jī)多孔材料，并且結(jié)合了無定形無 機(jī)多孔材料以及具有晶體結(jié)構(gòu)的無機(jī)多孔材料的性能特征，使其具有以下主要特征：(1)大的比表面積和孔道容量；（2)材料顆粒外形規(guī)則，且具有可控性；（3)孔道 結(jié)構(gòu)規(guī)則并且保持高度的有序性；（4)孔徑均勻分布窄，并在一定納米范圍內(nèi) (2nm-10nm)連續(xù)可調(diào)；（5)具有很好的水熱穩(wěn)定性29】。此外，由于介孔二氧化硅材料具有無毒、原材料豐富、生物兼容性好并且制備技 術(shù)成熟等優(yōu)點使其成為目前研究開發(fā)的熱點3()】。1.2.2.1有序介孔材料的形成機(jī)理本實驗中采用溶膠-凝膠的制備方法制備有序介孔二氧化硅材料，其主要原理是 通過表面

24、活性劑在溶液中形成超分子自聚體為模板，使得前驅(qū)體（硅源）在溶液中進(jìn) 行水解、縮合從而得到介孔二氧化硅材料。對于介孔材料形成過程中的表面活性劑與 無機(jī)物之間的相互作用原理，人們提出了不同的見解，具有代表性的有以下四種：液 晶模板機(jī)理、棒狀自組裝機(jī)理、協(xié)同作用機(jī)理和電荷密度匹配機(jī)理3U。其中最為常用 的兩種實驗機(jī)理是Mobil公司提出的液晶模板機(jī)理32】以及Stucky和Huo提出的協(xié)同 自組裝機(jī)理133。如圖1.4 A、B所示22:B #XXX 一 一fmmmm trtorwr 一AiamtsSSMm2S Cimtnitl rntkmm圖1.4介孔材料形成機(jī)理22A:液晶模板機(jī)理；B:協(xié)同自組裝

25、機(jī)理 在液晶模板機(jī)理中，表面活性劑濃度達(dá)到一定程度時會形成棒狀膠束，形成的棒 狀膠束之間規(guī)則排列形成一種規(guī)則的液晶結(jié)構(gòu)。反應(yīng)物中的前驅(qū)體與表面活性劑通過 靜電作用結(jié)合，這樣就在表面活性劑的外表面包覆一層“外包裝”，然后前驅(qū)體物質(zhì) 通過在溶液中發(fā)生水解、縮合反應(yīng)得到沉淀產(chǎn)物，產(chǎn)物再經(jīng)過離心、洗滌、干燥、煅 燒一系列過程將使用的模板劑去除，最后得到孔狀材料32。在協(xié)同自組裝機(jī)理中則認(rèn)為是由于無機(jī)物與有機(jī)物之間通過協(xié)同自組裝的作用 排列成有序結(jié)構(gòu)331。碩丨:論文介孔一鋱化硅的制備及銀的負(fù)載件研究1.2.2.2有序介孔材料的制備方法有序介孔材料在物理、化學(xué)、材料領(lǐng)域的潛在利用價值，引起人們的廣泛關(guān)注

26、， 對于有序介孔材料的制備方法也是研究者研究的熱門問題。制備介孔Si02材料的方 法大致有溶膠-凝膠法134】、室溫合成法35、水熱合成法36，371、微波輻射合成法34-361、 相轉(zhuǎn)變法38、溶劑揮發(fā)法39】和沉淀法等4e】。但是目前應(yīng)用最多的是溶膠-凝膠法和水 熱合成法。自從81(打過31.196819，41】年在氨、醇、水體系中水解烷基硅合成硅球以來，以 溶膠-凝膠法為基礎(chǔ)的合成硅球的軟化學(xué)途徑得到廣泛的關(guān)注，迄今為止這種方法仍 被廣泛采用，被稱之為Stober工藝42，43。大約30年以后，Ungers團(tuán)隊通過在相同 的體系中引進(jìn)CTAB成功的制備了有序的介孔二氧化硅，在這里CTAB

27、開始并且連 續(xù)被用作合成有序介孔硅材料的模板劑，后面的方法被稱為“改良的Stober法”。 得到的球狀MCM-41在高性能液相色譜（HPLC)的柱狀材料中比非球的MCM-41 表現(xiàn)出更好的性能。在本實驗中主要采用溶膠-凝膠法44】制備介孔二氧化硅。溶膠-凝膠技術(shù)由于其自 身獨有的特點成為當(dāng)今重要的制備Si02材料的方法。1.3抗菌材料隨著經(jīng)濟(jì)水平的不斷發(fā)展，人們生活質(zhì)量的不斷提高，人們的健康意識也不斷加 深，追求健康的生存環(huán)境已經(jīng)成為人們目標(biāo)。然而，細(xì)菌無處不在，每時每刻都威脅 著人們的生存健康。工業(yè)化的加深，隨之而來的環(huán)境污染不可避免。駭人聽聞的 SARS、HIV以及2009年新一輪波及全球

28、的傳染性疾病H1N1等等，這些肆慮的傳染 性疾病成為威脅人類生命健康的殺手，這里面不乏有很多是因細(xì)胞傳染引起的。細(xì)胞 傳染引起的疾病越來越多，并且非常普遍例如：肺炎、肝炎、肺結(jié)核等等，這些疾病 的發(fā)生都是伴隨著人類交往過程中產(chǎn)生的，傳染性極高。因此，抑制以及抵抗消滅細(xì) 菌的生長與繁殖成為了一件至關(guān)重要的頭等大事，也受到了人們越來越多的關(guān)注。應(yīng) 運(yùn)而生的抗菌材料的發(fā)展己經(jīng)成為了人們研究和開發(fā)的重點，并且得到了迅速發(fā)展。1.3.1抗菌材料的定義及其分類抗菌材料是指自身具有抑制有害細(xì)菌生長繁殖或者殺滅有害細(xì)菌功能的一類功 能性材料?？咕牧系暮诵某煞质强咕鷦?5?？咕牧贤ㄟ^材料中的抗菌劑成分與有

29、害細(xì)菌的細(xì)胞發(fā)生作用，從而達(dá)到抗菌效果。傳統(tǒng)的抗菌劑包括天然、有機(jī)、無機(jī)抗菌劑，但是隨著高科技的不斷發(fā)展，納米 技術(shù)的出現(xiàn)及發(fā)展，出現(xiàn)了納米抗菌材料，并且得到研究者的廣泛研究?？咕鷦┌l(fā)展 到今天已經(jīng)形成了包括天然、無機(jī)、有機(jī)三大類抗菌劑【46為主的抗菌材料并且在生物醫(yī)藥方面發(fā)展迅速。同時，抗菌劑的研究與發(fā)展也帶動了物理、化學(xué)、生物、材料以及醫(yī)藥領(lǐng)域的進(jìn)一步交匯。1.3.1.1 天然抗菌材料天然抗菌材料是以天然原材料作為抗菌劑的，這些天然原材料大多是從植物中提煉出來的，由于其耐久性差，而且在安全性和加工條件方面存在很大的局限性471，因此，不能得到全面的推廣，目前還不能實現(xiàn)大規(guī)模的市場化?，F(xiàn)存的

30、主要的、使用最為廣泛的天然抗菌劑是殼聚糖，其在細(xì)菌抑制以及保濕方面的特性常被用作醫(yī)療材料以及肥料、土壤的改良劑48，49。1.3.1.2 無機(jī)抗菌材料無機(jī)抗菌材料是目前應(yīng)用最廣的一種抗菌材料，它是以無機(jī)物為載體結(jié)合具有抗菌能力的鈦、銅、鋅、銀等金屬離子的一類功能材料。由于其具有耐熱性能好、抗菌譜廣、抗菌效能持久、易于固化成形、并且便于分離和環(huán)保節(jié)能等優(yōu)點而受到研究者 的重視150，5。1.3.1.3有機(jī)抗菌材料有機(jī)抗菌材料是以有機(jī)物作為抗菌劑的一種抗菌材料。其抗菌機(jī)理在于有機(jī)物與 細(xì)胞膜表面結(jié)合，破壞細(xì)胞膜表面的硫醇基團(tuán)，這樣就破壞了細(xì)胞中的蛋白質(zhì)，從而 抑制細(xì)菌的繁殖或者達(dá)到消滅細(xì)菌的效果。

31、但是雖然有機(jī)抗菌劑殺菌速度較快，但是 與無機(jī)抗菌劑相比其在耐熱性、使用壽命以及安全性方面存在不足，并且可能會使微 生物產(chǎn)生抗藥性甚至造成二次污染【52，這就違反了抗菌劑安全、耐用、持久的原則要 求，因此，對于有機(jī)抗菌劑的選擇上遠(yuǎn)不如無機(jī)抗菌劑普遍。在制備及其使用有機(jī)抗 菌劑的過程中必須充分考慮到它的安全性、穩(wěn)定性、持續(xù)性以及與其他材料的相容性 等問題。1.3.2納米抗菌材料納米技術(shù)涉及到將材料在原子水平上進(jìn)行調(diào)整從而得到其他的性質(zhì)，這樣就可以 滿足一些應(yīng)用要求53。大部分的自然過程也發(fā)生在納米尺度范圍內(nèi)。因此，納米技術(shù) 與生物的交叉就會涉及到很多生物醫(yī)學(xué)問題541，并且能夠帶來健康和醫(yī)學(xué)方面的

32、改 革。近幾年，納米技術(shù)作為一種新科技致力于開發(fā)研究醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的難點問題。如影像、 傳感、靶向藥物傳輸、基因傳遞系統(tǒng)以及人工移植55-59，因此，由于納米無機(jī)、有機(jī) 顆粒對生物功能的可控制性使其在醫(yī)學(xué)應(yīng)用方面廣受關(guān)注。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷加 強(qiáng)，新一代的納米顆粒藥物得到了迅速發(fā)展，其中包括納米聚合物、金屬、陶瓷等等， 這些納米藥物可以與生命環(huán)境中的病變發(fā)生作用例如癌癥，并且能夠致力于人體的有 害微生物如細(xì)菌M"621。因此，納米技術(shù)在抗菌材料中的應(yīng)用得到了關(guān)注，納米抗菌材第1章緒論碩上論文料也成為了抗菌材料中重要的一員。納米抗菌材料就是將抗菌劑通過一定的方法與技術(shù)制備成尺度在納米級的抗菌

33、劑，再與抗菌載體結(jié)合形成的具有抗菌功能的材料63。由于納米顆粒具有大的比表面積及孔道容量，這使得其表面的活性中心比較多，表面能比較高，這樣就增大了納米抗菌劑與細(xì)菌的作用機(jī)會，提高了其抗菌性。這使得納米抗菌材料與普通抗菌材料相比，表現(xiàn)出一系列優(yōu)異的性能，因此，將納米技術(shù)與抗菌劑相結(jié)合而產(chǎn)生的納米抗菌材料就成為一種安全性高、穩(wěn)定性好、適用范圍廣、抗藥性良好的具有潛在應(yīng)用價值的新型抗菌材料。隨著納米技術(shù)的不斷發(fā)展，納米抗菌材料的種類不斷豐富，應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣，現(xiàn)已在紡織品、塑料、建筑材料、陶瓷等方面得到廣泛應(yīng)用【64，65，除此之外在其制備技術(shù)、性能改善方面也取得了很大的成果，受到世界各國的廣泛關(guān)

34、注 6601.3.3 納米金屬銀（Ag)的抗菌性能一直以來，我們都知道銀對于大多數(shù)的微生物都有很強(qiáng)的抗菌性，因此在生活中 經(jīng)常利用他們的消毒、殺菌作用，例如：在傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)和烹調(diào)中常常用到一些銀鹽及 其衍生物，并且納米銀顆粒也被用來研究其抗菌性通過電子顯微鏡研究發(fā)現(xiàn)納 米銀具有優(yōu)良的性能，研究顯示納米銀顆粒對細(xì)菌的作用取決于其尺度的大小。納米 銀顆粒從而被作為抗菌性傳輸?shù)囊环N手段，并且被用來合成抗菌纖維和涂層材料的化 合物。然而，這些納米顆粒的抗菌性取決于他們在生長介質(zhì)中的穩(wěn)定性，因為這對于 細(xì)菌與納米顆粒之間反應(yīng)時間的持久性維持至關(guān)重要。這對于制備能夠極大限制細(xì)菌 生長的穩(wěn)定的納米銀顆粒是一個

35、很大的挑戰(zhàn)7()。近幾年，在不同應(yīng)用中調(diào)整銀化合物緩慢釋放的研究引起人們的關(guān)注。銀具有微 動力效應(yīng)，也就是銀離子能夠阻止細(xì)菌繁殖（生長抑制）甚至與細(xì)菌作用（抗菌性)。 納米尺度的無機(jī)顆粒和化合物展現(xiàn)出奇特的物理化學(xué)性質(zhì)，在新穎設(shè)備發(fā)展中成為一 類特殊的材料，這些材料在物理、化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)以及制藥方面有很大的應(yīng)用。銀化 合物在很多工業(yè)中都有應(yīng)用，例如：航空、表面涂層（例如：冰箱、食品包裝、廚房 家具等）并且在醫(yī)院里也有很大的應(yīng)用。研究發(fā)現(xiàn)銀在空氣和水的凈化體系中也有應(yīng) 用。然而，為充分利用銀的商業(yè)價值，在利用銀的潛在價值而保證不損害其功能的過 程中研究一種更廉價的方法是很有必要的。納米銀顆粒的抗

36、菌性歸因于靜電作用的存在，這種作用導(dǎo)致尺度較小顆粒表面的 電子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。這種作用被認(rèn)為對于納米銀顆粒表面活性的加強(qiáng)具有很大的貢 獻(xiàn)。研究發(fā)現(xiàn)銀離子能夠與生命中酶的硫醇基團(tuán)發(fā)生強(qiáng)烈的反應(yīng)并且鈍化他們，也就 是說一旦銀離子作用到細(xì)菌中，細(xì)菌中的DNA就失去了復(fù)制的功能7。納米銀顆粒 抗菌性的2D電泳及蛋白質(zhì)鑒定分析實驗顯示出包覆蛋白質(zhì)甜驅(qū)體之間存在聯(lián)系。納 9碩丨:論文介孔氣化硅的制備及銀的負(fù)載性研究米銀顆粒與細(xì)菌單體發(fā)生作用，這樣就引起了等離子體膜電位不穩(wěn)定和細(xì)胞內(nèi)三磷酸 腺苷（ATP)含量的損耗，從而導(dǎo)致細(xì)胞的死亡，從而起到了殺菌抗菌作用。因此， 納米銀顆粒是一種很好的納米抗菌材料【72】

37、。1.3.4負(fù)載型Ag-Si02的抗菌性能金屬納米顆粒由于他們特殊的性質(zhì)和性能，使其在光、電、催化、磁材料以及半 導(dǎo)體材料等方面得到廣泛應(yīng)用。然而，由于他們自身的局限性又使得他們的應(yīng)用受到 限制，例如，我們知道銀是一種具有高效安全的抗菌型金屬，抗菌范圍比較廣，但是 他們在介質(zhì)中往往不能穩(wěn)定的分散并且趨向于團(tuán)聚，而且難以分散回收，抗菌效果也 不如離子態(tài)好。因此使納米銀顆粒在抗菌材料中的應(yīng)用受到了極大地限制73】，進(jìn)行納 米銀顆粒的改性與修飾將成為發(fā)展納米銀抗菌材料的新課題。我們知道，介孔Si02材料是一種在結(jié)構(gòu)上具有大比表面積及孔容量、孔徑分布 均勻、孔道在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，性質(zhì)穩(wěn)定的有序介孔

38、材料。這些特殊的結(jié)構(gòu)與性 質(zhì)使其在催化、吸附脫附方面有很重要的應(yīng)用，并且近幾年逐漸發(fā)展成為一種良好的 載體材料。鑒于此，我們可以將其作為納米銀的載體，將納米銀進(jìn)行摻雜形成一種新 穎的負(fù)載型材料Ag-Si02。在這種新穎材料中，介孔Si02材料作為這樣一種重要的載 體材料，具有很高的水熱穩(wěn)定性，較大的比表面積并且能夠很好的與其他材料相容； 納米銀顆粒作為一種抗菌性能好、抗菌范圍廣的納米抗菌材料，這兩種材料的有效結(jié) 合賦予了這種雜化結(jié)構(gòu)新的性質(zhì)。1.4 負(fù)載型介孔二氧化硅的研究進(jìn)展由于介孔二氧化硅在結(jié)構(gòu)及性能方面的特性，使其在催化、吸附分離、電磁學(xué)及 功能材料方面的研究越來越多。但是單純的介孔二氧

39、化硅材料作為一個“空”材料使 其在性能及應(yīng)用方面受到了限制，因此通常我們可以將其作為載體或者基體，通過吸 附及離子交換的方式進(jìn)行改性將其制備成具有新穎結(jié)構(gòu)的材料74。這種復(fù)合結(jié)構(gòu)在催 化、吸附分離、光電磁學(xué)、生物醫(yī)藥方面有很大的應(yīng)用前景，并且越來越多的受到人 們的關(guān)注。(1) 催化方面的應(yīng)用隨著工業(yè)化不斷發(fā)展，工業(yè)催化率的提高是工業(yè)發(fā)展中十分關(guān)注的問題。常用的 催化劑如沸石、重金屬銀、鈾等在使用上存在著效率低、成本昂貴等弊端，這就使得 新型催化劑的研究引起人們的重視。而介孔二氧化硅由于自身結(jié)構(gòu)的特性以及在作為 載體上的優(yōu)良性能，成為新一代催化劑的佼佼者。(2) 吸附分離方面的應(yīng)用污水處理一直是

40、人們關(guān)注的熱點問題，提高生活質(zhì)量、美化生活環(huán)境也一直是現(xiàn)代生活追求的目標(biāo)。介孔二氧化硅大的比表面積及孔容量、無毒等優(yōu)點使其成為很好 的吸附材料。它不僅可以用于污水處理中有害重金屬的吸附，同時在蛋白質(zhì)、酶等的 吸附脫附過程中也得到廣泛使用。(3) 光電磁方面的應(yīng)用科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展使得對先進(jìn)技術(shù)的要求越來越高，介孔二氧化硅在制備電容 器、磁儲存等方面成為很好的應(yīng)用材料。(4) 生物醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用生命健康一直是人們關(guān)注的問題，醫(yī)學(xué)工作者在不斷研發(fā)新的能夠至于很多疑難 病癥的藥物，藥物釋放也成為了重點問題。如何使得特效藥物有效地作用與人體特定 的疾病區(qū)域一直是醫(yī)學(xué)界的一個難點問題。由于介孔材料在結(jié)構(gòu)

41、性能方面的優(yōu)點使其 在藥物釋放、藥物緩釋、靶向藥物方面具有很大的應(yīng)用前景。1.5本文研究目的及主要工作1.5.1研究目的(1) 通過對實驗條件及過程的改變研究具有形貌規(guī)則的介孔二氧化硅的制備最 佳條件。(2) 討論實驗過程中各反應(yīng)物含量、配比對實驗結(jié)果的影響，以及各反應(yīng)物在 實驗中的作用。(3) 通過設(shè)計、調(diào)整實驗方案，制備出性能良好的Ag-Si02抗菌材料，研究其 抗菌性，并討論其在光電催化、吸附分離中的潛在應(yīng)用前景。1.5.2主要工作本學(xué)位論文主要包括以下幾個方面的內(nèi)容：(1) 介孔Si02的制備論文中采用十六烷基三甲基溴化銨（CTAB)為反應(yīng)的模板劑和結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，以 正硅酸乙酯（TEOS

42、)為硅源，在堿性條件下通過改變試驗參數(shù)，結(jié)合溶膠-凝膠法、 水熱合成、共沉淀等方法制備分散性良好，孔道大小均勻，排列規(guī)則的介孔Si02。(2) 介孔Si02的表征通過多種表征手段對制備的介孔Si02進(jìn)行表征，得出介孔Si02結(jié)構(gòu)、晶型、微 觀形貌、晶體規(guī)整性、表面特性以及吸附-脫附行為、比表面積、孔容量和孔徑大小 等一系列信息，通過這些信息得到制備介孔Si02的最佳條件。(3) 負(fù)載型介孔Si02的制備及表征采用一步法和兩步法在介孔幻02上或孔道中負(fù)載所需的金屬離子或氧化物，以 Ag為主，并對結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，同時比較實驗方法改變對實驗結(jié)果的影響。(4)負(fù)載型介孔Ag-Si02性能測試 研究Ag-

43、Si02材料的抗菌性能，實驗中采用大腸桿菌作為菌種進(jìn)行測試，通過對 實驗結(jié)果的分析，總結(jié)最佳抗菌性能以及抗菌機(jī)理。第2章實驗表征、儀器及試劑簡介碩十論文第2章實驗表征、儀器及試劑簡介2.1實驗表征手段現(xiàn)在將實驗過程中用到的實驗表征手段、儀器及試劑簡單介紹一下，以下各章中 不再說明。2.1.1 X-射線衍射儀本實驗中，釆用的型號：德國Broker D8 Advance公司生產(chǎn)的X-射線粉末衍射儀 測試所制備樣品的晶體結(jié)構(gòu)，測試條件：Cu IE A=0.1541nm，加速電壓40kV，電流 30mA。實驗中，應(yīng)用己知波長的X射線來測量0角，計算出晶面間距么 其理論依據(jù)就是著名的布拉格方程，即2rf

44、sin0=d式中d為晶面間距；n為衍射級數(shù)；0為入射線與樣品的夾角也稱布拉格角；A 為X射線的波長。2.1.2透射電子顯微鏡以及髙分辨透射電鏡實驗中將樣品粉末分散到乙醇與水的混合溶液中，超聲分散5min-8min，靜止 5min-10min,取上層清夜滴加到覆有碳膜的銅網(wǎng)上在白熾燈下晾干，采用日本電子公 司生產(chǎn)的JEM 2100型透射電子顯微鏡進(jìn)行表征，加速電壓200kV，影像使用Gatan 794 CCD電子攝像機(jī)記錄。通過透射電子顯微鏡，觀察樣品的微觀結(jié)構(gòu)。2.1.3掃描電子顯微鏡及能譜分析本實驗中將粉木樣品表面噴鉑處理后，采用日本電子公司生產(chǎn)的JEOL-6380LV 掃描電子顯微鏡進(jìn)行表

45、征，加速電壓30kV。在對樣品進(jìn)行掃描表征的同時在EDAX Genesis 2000儀器上對樣品局部進(jìn)行元素分析。通過掃描電子顯微鏡，觀察樣品表面形貌并攝像。2.1.4比表面積分析儀實驗樣品采用Micromeritics公司生產(chǎn)的ASAP 2020型比表面測試儀對樣品進(jìn)行 表征。實驗條件如下：77K條件下測試，以仏為吸附劑，真空度：<10mHg,抽真 空時間O.lh，默認(rèn)真空值26.66Pa。脫氣條件：脫氣階段，升溫速率10°C/min,最終 溫度90°C，脫氣速率3mmHg/s，非限制抽真空速率點5mmHg，默認(rèn)真空值20(HimHg， 脫氣時間60min;加熱階段

46、：加熱速率10°C/min,保持溫度200°C,保持時間360min。 通過比表面積分析儀，測試樣品的比表面積、孔徑分布并通過BJH進(jìn)行孔徑分析。2.1.5紅外光譜分析紅外光譜儀（FT-IR):德國BrukerVECTOR-22紅外光譜儀檢測，采用KBr壓片方 式，掃描范圍4000 01-400 cnT1;通過紅外光譜儀，分析樣品的組成與結(jié)構(gòu)。2.1.6熱重-差熱分析儀實驗中將樣品采用北京光學(xué)儀器廠生產(chǎn)的WCT-2A型綜合熱重分析儀進(jìn)行分析， 5mg樣品在空氣氣氛下，A1203作為參比樣，升溫速率20°C/min，升溫范圍50°C-700°C

47、進(jìn)行測試。通過熱重分析，分析樣品受熱反應(yīng)過程中的質(zhì)量變化及變化速率，同時分析樣品 的熱分解性能。2.1.7紫外-可見光光譜儀北京瑞利分析儀器公司的UV-1201紫外/可見分光光度計，掃描波長范圍 200mn-800nm。2.2實驗儀器及生產(chǎn)廠家實驗所用的實驗儀器見表2.1表2.1儀器甩號和生產(chǎn)廠家儀器名稱型號生產(chǎn)廠家數(shù)顯恒溫磁力攪拌器85-2 型江蘇枋金壇市榮華儀器制造有限公司髙速離心機(jī)LG102-2.4A北京京立離心機(jī)有限公司電子天平JA3103N上海K橋精密科學(xué)儀器有限公司馬弗爐SX-10-12上海波洛實驗設(shè)備有限公司真空干燥箱DZF-1B上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠臺式恒溫振蕩器THZ-D太倉市實

48、驗設(shè)備廠高壓滅菌鍋MLS-3020SANYO Electric Co.Ltd單人凈化工作臺SW-CJ-1D蘇州凈化設(shè)備有限公司2.3實驗試劑碩丄論文介孔二鉍化硅的制備及銀的負(fù)栽性研究表2.2實驗試劑名稱、純度、生產(chǎn)廠家一覽表藥品名稱純度生產(chǎn)廠家正硅酸乙酯分析純國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司十六烷基二甲基溴化銨分析純成都市科龍化工試劑廠乙醇分析純國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司氨水分析純揚(yáng)州滬寶化學(xué)試劑有限公司硝酸銀分析純上海中博化工有限公司氯化鈉分析純汕頭市西隴化工有限公司蛋白胨生化試劑國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司牛肉浸育生化試劑國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司瓊脂粉生化試劑石獅市環(huán)球瓊膠工業(yè)有限公司注：若沒有特殊說明

49、，實驗中所使用的水都是去離子水15m i:論文介孔一從化et的制備及銀的性研宄第3章介孔Si02的制備及表征3.1介孔Si02制備實驗在醇水體系中以正硅酸乙酯（TEOS)作為硅源，采用離子表面活性劑作為 模板劑和結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，在堿性環(huán)境下，通過溶膠-凝膠法形成沉淀，再經(jīng)過離心、洗 滌、干燥、煅燒等一系列過程制備介孔Si02顆粒并進(jìn)行表征。其制備流程如圖3.1 所示：Dryh2och3ch2oh+nh3TEOSRTfor 2hCTABSeparate、washing(sample?)-90°C12hCalcinateXRD> TEM SEM、 EDS BET、TG圖3.1介孔Si2

50、的制備流程圖 如圖所示，在室溫情況下將2.5g CTAB溶于水中，磁力攪拌至澄清，加入75mL CH3CH2OH磁力攪拌lOmin,逐滴滴加13mLNH3磁力攪拌15min，將5mL TEOS逐 滴加入上述溶液中16，在滴加過程中溶液中出現(xiàn)越來越多的乳白色沉淀，溶液逐漸變 成乳白色渾濁液，繼續(xù)攪拌2h，將得到的乳白色渾濁液陳化2h后離心并用水和乙醇 洗滌所得到白色沉淀，用入803檢驗上層洗滌液直至沒有沉淀為止，說明表面活性 劑和氨水被洗滌干凈，大約水洗10次，乙醇洗5次。離心速率7500 r/min,每次15min。 將得到的白色沉淀于90°C放入真空干燥箱中干燥12h，得到的白色粉

51、末記作:samplel， 將部分samplel與馬弗爐中在不同溫度下（400°C-800°C)下鍛燒，記作sample2，對 兩種樣品分別進(jìn)行表征。(n.B)xlisul3.2介孔Si02的表征與討論 3.2.1 XRD 表征24682 沒 in degree圖3.2溶膠凝膠法制備介孔Si02的XRD譜圖：a: samplel； b： sample2； c： CTAB 從圖中可以看出Si02粒子在低角度處a: 20=2.55°, b： 2決=2.63°都有一個明顯的 衍射峰，通過運(yùn)用布拉格方程2dsin0=nL我們得出在a中i=3.46nm，b中3.35

52、nm， 說明在制備的介孔Si02 (a、b)中孔徑大約為3.46nm和3.35mn。通過對a、b相比較， 我們發(fā)現(xiàn)將樣品samplel高溫鍛燒后其20角向右發(fā)生偏移，推測是由于在高溫鍛燒 過程中使物質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，結(jié)晶性變高。同時純凈的CTAB譜圖說明該物質(zhì)是一種 結(jié)晶性較好的物質(zhì)，而反應(yīng)后在a圖中我們沒有看到對應(yīng)的CTAB譜峰，原因在于生 成的介孔二氧化硅是一種無定形結(jié)構(gòu)，因此觀察不到CTAB特征峰的存在。3.2.2 TEM 表征將樣品samplel與600°C于馬弗爐中鍛燒4h，得到白色粉末sample2，圖3.3是 制備出來的介孔Si02sample2的TEM照片。取少量樣品溶

53、于水和乙醇的混合溶液中， 超聲震蕩5min，靜止lOmin，取上層清夜滴加到覆有碳膜的銅網(wǎng)上瞭干。m 3.3溶膠-凝02法制備的介孔Si02sample2 TEM照片 從圖3.3中A、B中我們可以看出，所制備的介孔二氧化硅是一些形狀比較規(guī)則 的圓形顆粒，顆粒尺度在微米級但是大小不是很均勻，分散性不太好，呈現(xiàn)顆粒的堆 積狀態(tài)，但是從照片可以淸楚地觀察到這些顆粒是具有明顯結(jié)構(gòu)特征的 C、D是A、 B中的一個完整圓形顆粒的高分辨圖片，可以淸楚地觀察到介孔狀結(jié)構(gòu)，孔道呈發(fā)散 的蠕蟲狀，并且孔徑尺度大小與XRD中顯示的結(jié)果較吻合。3.2J SEM 表征將制備得到的介孔Si02sample2樣品表面噴鉑處

54、理后，進(jìn)行掃描電鏡表征，如下 圖3.4示：5B39介孔5!01的制缶及表itm i:論文m 3.4溶膠-凝膠法制備的介孔Si02sample2 SEM圖像 圖3.4中是制備介孔Si02 sample2在不同放大倍數(shù)下的SEM圖像，從圖中我們 可以很淸楚地觀察到實驗制備的介孔Si02是具有規(guī)則形狀的顆粒，顆粒大小在微米 級，形狀為球形.這與TEM觀察到的結(jié)果相同。115-3.2.4 EDS 分析ElementWt%At%OK50.1565.59SiK45.5633.95PtL04.2900.4657 -Pt6.002.00m 3.5溶膠-凝膠法制條的介孔Si02sample2 EDS譜圖 圖3.

55、5是將圖3.4中B進(jìn)行元素分析，得到的EDS譜圖。通過EDS譜圖定性分 析制備樣品的元素組成。從譜圖中可以看出介孔Si02sample2中只含有氧、硅兩種元 素并且原子個數(shù)比接近2:丨，證明該樣品的化學(xué)組成是Si02,實驗結(jié)果中未出現(xiàn)表 面活性劑（CTAB)中存在的其他元素，原因在于在6001C高溫煅燒情況下，表面活 性劑CTAB受熱分解。#碩丄論文介孔二鉍化硅的制備及銀的負(fù)載忡研究3.2.5 TG-DTA 表征將samplel進(jìn)行熱重-差熱分析，實驗條件為：空氣氣氛下，升溫速率20°C/min， 升溫范圍50°C-700°C,樣品質(zhì)量5mg。圖3.6是CTAB的

56、TG圖以及samplel的TG-DTA圖。100805 60 I&40202.5 2.01.51.0 0.5 , 0.0 ! -0.50go o o o876 1 %/sss1111*1*111111 50 I I _ _I « I>1_11_I_1-1.0100 200 300 400 500 600 700ioo 200 300 400 500 600 700Tcmpraturc/X?Temprature/CAB圖 3.6 A: CTAB 的 TG 圖；B: samplel 的 TG-DTA 圖 如圖3.6所示，在B圖中我們看到介孔Si02在150°C左右

57、開始失重，從200*0開 始有一個很大的失重，在250°C出現(xiàn)一個拐點之后趨于平緩。通過與A中CTAB的 TG圖相比較，可以發(fā)現(xiàn)：B圖中在150°C的失重來源于樣品中吸附的少量的水以及 硅醇在高溫煅燒過程中脫去的水分；在200°C-300°C的明顯失重過程是由于實驗中使 用的表面活性劑CTAB熱分解導(dǎo)致的。350°C出現(xiàn)的拐點比A中的滯后，說明TEOS 與CTAB反應(yīng)制備Si02后，影響了 CTAB的熱分解過程。400°C之后，失重速度變慢 并趨于平緩，這說明失重過程慢慢結(jié)束。與A圖對照，可以說明在整個鍛燒過程的 重量損失主要來源于所使用表面活性劑CTAB的分解，失重率達(dá)到40%，而整個樣 品samplel主要是由CTAB和Si02組成，因此，當(dāng)高溫燃燒至600°C時CTAB幾乎完 全燒盡只剩下Si02，因此，可知Si02在介孔材料中的含量大約為60%。3.2.6 BET 表征介孔8丨02具有較大的比表面積、孔容量以及均勻的孔道分布等特性，為進(jìn)一步 驗證，將制備的樣品進(jìn)行N2吸附-脫附實驗。將在600