介孔材料常用的表征方法

#/11言SEM制样品更简单。为了能够清晰形象的观察材料的形貌特征及孔道结构，常使用电镜对样品进行观察。图3.底灰（a）和纯化学品（b）制成的介孔硅的TEM图像ChaoChen和Kwang-SeokYou等人用JEOLJEM-2100F发射电场显微镜在200KV的加速电压下对分别由底灰和纯化学品合成的介孔硅进行观察。该图像对应于图1中的XRD谱图，可知（b）显示出规整的六边形孔道结构，而（a）规整度较差,这与上文中XRD谱图所显示的信息完全一致。Acc.VSpotMagnDetWD卜200kV3010000kSE6?AceVSfiolMdtjnDetWD卜Acc.VSpotMagnDetWD卜200kV3010000kSE6?AceVSfiolMdtjnDetWD卜20.0kV3.020000xSE93(b)FL-Z86nm图4.氨基改性的介孔硅薄膜SEM图像图5.氨基改性的介孔硅薄膜TEM和相应的(a)表面(b)横截面FFT图像(a)沿着孔道(b)垂直于孔道XueaoZhang,JianfangWang等人分别用扫描电镜和透射电镜对浸取后的氨基改性的介孔硅薄膜进行观察，分别得到如图4-5所示的SEM和TEM图像。图4表明硅胶薄膜厚度为286nm，结构透明，表面光滑。可以通过改变浸渍溶液的浓度或浸涂速率来改变薄膜厚度，高浓度的浸渍溶液或较高的浸涂速率可以获得较厚的硅胶薄膜。图5(a)清晰的显示出了秩序井然的六边形介孔结构；图5(b)显示出了圆柱形条纹的一维排列模型及其对应的快速傅里叶转换图像。图5综合反映了二维六边形孔道的特性，由此得出晶格间距da9.3.7nm，与XRD得出的结果一致。电镜可以很好的观察介孔氧化硅的形貌特征，以及是否发生团聚等情况。2.3BET法吸附等温曲线(BET)是表征介孔材料结构的一个重要测量手段,根据BET测量结果可以得到介孔材料比表面积、孔容、孔径分布和孔道类型等信息，从而为进一步分析介孔材料结构与性能的关系提供了更加详实的依据。通常介孔材料的吸-脱附等温曲线多为IV型。吸附等温线的几种模型如下图（a）、（b）为介孔材料样品77K氮气的吸-脱附等温线通过与上面的模型对比我们可以很清楚的看出该材料的测试曲线属于IV型,可以判断该材料属于介孔材料，如图（a）所示曲线的前半段氮气的吸附量随P/P。缓慢增加,呈向上凸的形状,这时氮气分子以单层到多层吸附于介孔的内表面,之后由于毛细孔凝聚氮气分子填满介孔，吸附量随P/P0急剧增大。当吸附量随P/P0进一步增大时，氮气分子以单层到多层吸附于介孔的外表面，吸附量会平衡增加中间段相对压力的位置决定了样品孔径的大小、变化的宽窄，也是衡量介孔分布均一性的重要依据。图（b）显示有回滞环，说明在吸脱附过程出现吸附滞后现象。2.4FT-IR红外光谱分析可用于研究分子的结构和化学键，也可以作为表征和鉴别化学物种的方法。我们都知道表面活性剂一端是亲水的一端是疏水的，亲水的一端倾向于水中，疏水的一端远离水，因此它在水中会自组装形成超分子结构（胶束）介孔氧化硅它是以表面活形成的胶束作为模板形成的，但最后表面活性剂必须去除这样才会有孔出现，为了检测表面活性剂是否去除干净，必须用红外来表征，若在2800-3000cm-1出无C-H吸收峰出现则说明表面活性剂去除干净。下图为介孔硅的红外光谱图。

从上图中可以看出，在3461cm-i处的宽吸收带与OH基团的伸缩振动有关。1069cm-1为由Si-O-Si反对称伸缩振动引起的强吸收带。963cm-i、799cm-i、453cm-1，等处的吸收峰则与Si-O的弯曲振动或摇摆振动有关。1643cm-1处的吸收峰则与H-O-H的弯曲振动有关。而再无其它和C-H有关的吸收峰出现,这表明，介孔中的有机导向剂己被高温除去。因此，红外光谱分析判定，样品成分应为二氧化硅。2.5TG/DTA分析热重分析(Thermo-gravimetricAnalysis，TG或TGA)，是指在程序控制温度下测量待测样品的质量与温度变化关系的一种热分析技术，用来研究材料的热稳定性和组份。TGA在研发和质量控制方面都是比较常用的检测手段。热重分析在实际的材料分析中经常与其他分析方法连用，进行综合热分析，全面准确分析材料。

99介孔氧化硅的TGA/DTA图上图为介孔氧化硅的TGA/DTA图，由DTG曲线可以看出材料在温度达到119.8°C时失重速率达到最大，说明此时有大量的物理吸附水开始失去，从TG曲线也可以看出此时曲线斜率最大，失重速率最大。当温度达到220C时，DTG曲线趋于平缓，继续升温至360C左右时，失重速率又一次达到最大。从TGA上可以看到在373.2C时有一明显的吸热峰，这可能是与表面羟基强烈键合的水分子开始逐渐脱附，温度升高到373.2C时，表面羟基开始大量脱附，在600C以后样品不在失重。说明水分以及其它有机物成分已经完全挥发，剩下的为纯的氧化硅粉末。通过热重测试，可以检索表面活性剂去除程度，以及有机官能团的修饰情况。3.结论介孔材料是当前具有广阔应用前景的新型材料，它在各个领域都有广阔的发展与应用前景，如有序的介孔氧化硅材料在催化领域、吸附分离、生物化学和电子学等领域都有广泛的应用前景。我们可以根据实际的需要制备出具有特殊结构和优良性质的功能材料。XRD、电镜分析、BET分析、热重分析及红外等表征分析方法给我们的研究带来了大大的便利，伴随着这些分析技术的应用发展，我们将会开发出更有价值的介孔材料。参考文献XinlongYan,ZifengYan,etal.Amine-ModifiedSBA-15:EffectofporeStructureontheperformanceofCO2Capture[J].I&ECresearch.2011ChaoChen，Kwang-SeokYou.SynthesisofmesoporousSilicafrombottomashanditsapplicationforCO2sorption[J].KorenJ.Chem.Eng.27(3)1010-1014(2010)宋磊•介孔材料简介及其制备方法[J].新疆有色金属，2011刘建红，杨儒.有序介孔