光致变色介孔二氧化硅_磷钼酸复合薄膜的制备与(2)

第2期　　　　　　　　　　田甜等:光致变色介孔二氧化硅/磷钼酸复合薄膜的制备与性能　　　　　　　　　　43

变色过程.

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,正硅酸乙酯(TEOS)和3—氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)为硅源,在酸性条件下制备出六方结构的氨基功能化的有机/无机杂化介孔二氧化硅薄膜(APS-NH2)[5-6],然后利用杂多酸分子易于设计和组装的特点[7],将Keggin结构的磷钼酸粒子组装进入介孔薄膜的孔道中,制备出介孔二氧化硅/磷钼酸复合薄膜(APS-PMo),行研究.

经过干燥及热处理后,最后置于装有盐酸乙醇溶液(浓度:0.5mol L-1)的索氏提取器中萃取24h,去除CTAB后得到APS—NH2.

(3)APS—NH2复合薄膜的制备

最后把薄膜真空干燥后,置于0.05mol L-1的,,)APS—PMo用紫外光(紫外光源为500W高压汞灯)照射,各种—NH2含量的APS—NH2薄膜在紫外光照下累积时间分别为1、3、5、10、12、15min.

1　1.1　试剂与仪器

2　结果与讨论

Keggin结构的PMo粒子具有非常小的尺寸,

所有的试剂均为分析纯,十六烷基三甲基溴化

铵(CTAB)购于天津科密欧化学试剂开发中心,正硅酸乙酯(TEOS)购于汕头光华化学厂,3—氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)购于ACROS,磷钼酸购于国药集团化学试剂有限公司,其他试剂均购于湖南汇虹试剂有限公司生产.

XRD谱图由日本RigakuD/MAX2200X射线

α射线)测定,TEM照片由美国衍射仪(Cu靶、K

FEITecnalG220S-Twin透射电子显微镜观测得到(加速电压200kV),UV-Vis由北京瑞利UV1201光谱仪测定.1.2　实验过程

(1)溶胶配置

通过与APS—NH2介孔薄膜孔壁上的R-NH3+发

生强烈的氢键作用而自组装于介孔薄膜的孔道中.图1是文中所制备的APS—PMo介孔复合薄膜的透射电子显微镜(TEM)照片.从图1TEM照片中可以看出,

所制备的薄膜样品具有高度有序介孔结

经过大量的实验研究,可以配置出比较稳定的溶胶.首先配置各组分摩尔比为0.6TEOS:3C2H5OH:5×10-5HCl:1H2O混合溶液,把混合溶液加热至60℃回流水解60min;待溶液冷却后加入适量的H2O和浓盐酸,室温下搅拌10min,缓慢加入APTES,再加入乙醇将溶液稀释,最后加入CTAB乙醇溶液,混合均匀;为了研究—NH2的含量对变色效果的影响,分别配置APTES含量为20%、30%及40%的溶胶,溶胶各组分的摩尔比为0.6TEOS:xAPTES:22C2H5OH:0.4HCl:5H2O:0.12CTAB(x=0.2、0.3、0.4).

(2)APS—NH2介孔薄膜的制备

图1　APS-PMo介孔复合薄膜的TEM照片

构,具有高度有序的六方结构.从直观的角度研究,

把介孔放大了一百多万倍的TEM照片上难以直接观察到PMo纳米粒子的存在,说明PMo纳米粒子没有发生大规模粒子团聚现象,这是因为介孔孔道对PMo起到分散和隔离的作用,有效地降低了PMo的尺寸,使它们已经较好地分散在介孔薄膜的孔道中.复合薄膜的XRD图谱(图2)分析也证实了

这一点,从图2的APS—PMo复合薄膜和PMo固体的XRD谱图对比结果看出,虽然PMo固体呈典型的晶体形态,但是加入了PMo的复合薄膜呈现出典型的非晶态特征,这是因为PMo进入到APS—NH2薄膜的介孔孔道中后,降低了PMo尺寸的同时,也降低了PMo的XRD响应,形成了一个较宽的

配置好的溶液在室温下陈化3h,然后在洁净的玻璃片上提拉成膜,提拉速度为16cm min-1.薄膜