毕业论文课题相关文献综述

1.前言

自1968年Stber等首次合成出单分散SiO2以来,有关其特殊性能和应用方面的研究逐年增多。目前,人们已经可以在一定规模上制备出纳米级的单分散二氧化硅,并且已在陶瓷制品、橡胶改性、塑料、涂料、生物细胞分离和医学工程、防晒剂、颜料等方面获得广泛的应用[4]。近几年更引起人们研究兴趣的是用单分散SiO2球形颗粒为原料自组装制备光子晶体。光子晶体的发现是电磁波领域的一项革命性突破，其广阔的应用前景使光子晶体成为当今世界范围的一个研究热点，而单分散的二氧化硅球形颗粒的合成是制备高质量二氧化硅光子晶体的前提[2]。我国具有丰富的稀土资源，对稀土资源进行深度加工生产高附加值的新型功能材料具有重要的科学价值和现实意义。稀土配合物作为发光材料具有独特的特点，例如内量子效率很高、发射峰半高宽10nm左右，具有很高色纯度。稀土配合物在防伪、银光探针、发光显示等方面具有特殊的应用[23]。

2.正文

单分散二氧化硅微球的制备

单分散微球是指粒子形状和大小都相等的微球，可用于光子晶体的自组装、色谱柱填料、电子显微镜标样等等。通常的单分散微球可分为无机和高分子两类。前者主要有二氧化硅、金、银、卤化银、二氧化钛、碳酸钙等；高分子聚合物微球主要有聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等。二氧化硅粒子因其原料廉价、制备方法简易以及易于后期表面功能化修饰而广泛应用于模板的制备、生物化学和临床医学检测等许多方面。

二氧化硅微球的制备方法有很多，如微乳液法、化学气相沉积法、超重力法、Stber法、超声水解法、溶胶种子法等。微乳液法在制备过程中需要使用大量的有机物，其回收较难，成本高且会对环境造成污染；而化学气相沉积法则需要特定的设备，能耗较高。以溶胶-凝胶法为基础的Stber法采用醇作溶剂使硅醇盐在氨水催化下水解缩聚，再经一定的后处理制备二氧化硅微球，其工艺简单，成本低，而且可以得到单分散性较好的产品[2]。

2.1Stber法

溶胶-凝胶法是目前制备纳米二氧化硅微球的主要方法，该工艺是将硅酸酯与无水乙醇按一定的物质的量比搅拌成均匀的混合溶液，在搅拌状态下缓慢加入去离子水，然后调节溶液的PH值，再加入合适的表面活性剂，将所得溶液搅拌后在室温下陈化制得凝胶，再通过干燥等步骤制得所需纳米SiO2粉体[15]。以Stber法为基础，采用醇作溶剂，通过正硅酸乙酯在氨水催化下水解缩聚和一定的后处理得到了SiO2微球，用透射电子显微镜（TEM）对样品的形貌和粒度进行了表征。结果表明，以甲醇、乙醇和正丁醇为溶剂均可以合成单分散的二氧化硅微球，而以正丙醇为溶剂合成的二氧化硅微球容易聚集；在其他条件不变的情况下，球形颗粒的粒径随硅源浓度和氨水浓度的增加而增大，随水浓度的增大粒径变化很小[2]。

利用醇盐水解制备球形氧化物或氢氧化物颗粒是一种常用的方法。在仅有水和醇溶剂存在下，硅醇盐的水解速率较慢，因此一般都需要加入催化剂，用氨水作催化剂课制备得到二氧化硅微球。在氨水作催化剂时，正硅酸乙酯的水解缩聚反应分两步，首先正硅酸乙酯水解形成羟基化的产物和相应的醇；第二步硅酸之间或硅酸与正硅酸乙酯之间发生缩合反应。具体的形成过程如下：反应物分子冲破溶剂层互相碰撞、水解生成微核，剩余的反应物就会扩散到微核表面沉积、生长，逐渐形成微球，由于这种微核是不稳定的，他们之间还会发生相互碰撞结合成更大的新核，反应物也会在这些新核表面沉积生长形成微球[2]。

2.2微乳液法