使用陰性-陽性離子型界面活性劑系統合成各種新奇形態中孔洞氧化矽

Abstract

自然界中有?多複雜的生物結構皆是藉由高度結合的有機物與無機物複合而成，如生物體中的骨骼、牙齒以及海洋中的矽藻、貝類等。有機－無機複合材料，是經由分子自組裝過程形成。分子自組裝的行為普遍存在於生物系統中，是各種複雜生物結構形成的基礎。本研究將此生物成礦之觀念應用於合成奈米結構氧化矽材料，期盼能合成出與自然界矽藻相似的型態構造。 本研究所選用的有機模板為界面活性劑，無機物來源有四乙氧基矽烷(TEOS)或矽酸鈉sodium silicate S S )溶液。由界面活性劑化學知，陽性－陰性離子型界面活性劑所組成的系統，可形成各種微胞結構和介尺度液晶相，適合作為合成中孔洞氧化矽的多樣性模板。此論文中採用的陽離子型界面活性劑為C16TAB，而選用的陰離子型界面活性劑為stearic acid或是SDS(sodium dodecyl sulfate)，藉由調整兩成份間的比例，形成的陽－陰離子型界面活性劑混合系統，在不同溫度、水量、pH值條件下，結合無機物(TEOS或S S )，製備出各種不同型態及結構的中孔洞氧化矽材料。 本實驗主要分成兩個部分：一、以C16TAB陽離子型界面活性劑與stearic acid(硬脂酸 S A )製備紅血球狀中孔洞氧化矽；二、以C16TAB陽離子型界面活性劑與SDS製備纖維狀中孔洞氧化矽，此陽－陰離子型界面活性劑之混合系統不同莫耳比例下，分別可得空心纖維狀中孔洞氧化矽以及螺旋狀纖維中孔洞氧化矽。為探討各種實驗便因對氧化矽型態的影響，本實驗將針對陽－陰界面活性劑比例、反應pH值、反應溫度、無機物濃度等不同變因逐一討論，找出最佳合成條件，並整合其結果以推測合成機制。 本實驗合成方法簡易，實驗再現性高，在適當反應條件下混合各成份，即可合成出結構完整、粒徑均勻、分散性佳的中孔洞氧化矽材料，對於自然界生物成礦的形成機制與理論，希望予以相當的參考價值。

Date of Award	2014 Jul 18
Original language	Chinese
Supervisor	Hong-Ping Lin (Supervisor)