以有機膠體模板合成具奈米多孔殼層之氧化矽中空微球

 

刊登日期:2006/9/5
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本研究利用聚二乙烯基苯材質的微球作為犧牲模板,藉由溶凝膠化學被覆,製備由有機微球與氧化矽前驅物所組成之核殼結構,再經由熱處理使有機核裂解移除,獲得外徑尺寸均一的氧化矽中空微球。合成的空心微球外徑約1µm,殼層厚度約50nm,屬於非晶質結構。在所選擇的合成反應溫度範圍(40~60°C),隨著反應溫度提高,空心微球較易形成,尤其當合成反應溫度高於50°C,溶凝膠配方中的水含量莫耳比率小於4 時,空心微球在所選取的乙醇濃度範圍(1~5莫耳)都會形成;由熱重分析結果顯示,隨著合成反應溫度上升,加熱至500°C後之無機物殘留量由小於3%提高至5%以上,顯示殼層厚度會隨反應溫度提升而增加,促使殼層的機械強度足以承受由有機核裂解逃逸時所伴隨產生的內壓力,有利於空心微球的形成。以動態光散射粒徑分析發現,於500°C熱處理前與熱處理後的微球外徑尺寸會隨著乙醇含量增加而略呈下降。合成之空心微球的比表面積則隨著配方中之水含量的增加而明顯下降,且空心微球之殼層為介觀多孔(Meso-porous)結構,在熱處理前的殼層孔隙尺寸為2.7~4nm,熱處理後則略為增加成為3~5nm ,研究發現隨著溶凝膠配方中的水含量增加,殼層孔隙尺寸呈線性增加趨勢。


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