二氧化鈦、二氧化鈰/聚苯胺核－殼奈米複合材料之研究

以作者查詢圖書館館藏

、以作者查詢臺灣博碩士

、以作者查詢全國書目

、勘誤回報

、線上人數：17

、訪客IP：18.218.236.85

姓名

莊豐憶(Feng-Yi Chuang) 查詢紙本館藏

畢業系所

化學工程與材料工程學系

論文名稱

二氧化鈦、二氧化鈰/聚苯胺核－殼奈米複合材料之研究
(Studies on TiO2, CeO2/polyaniline core-shell nanocomposites)

相關論文

★ 機車觸媒轉化器處理效能提升之研究	★ SAPO-34之微波合成與CoAPO﹑CuO/CeO2﹑La1-xSrxCo1-yMnyO3之X光吸收光譜分析
★ 聚苯胺及三氧化鎢互補式電變色元件電變色性質研究	★ NO在Perovskite oxide上的分解反應之研究
★ 電化學法合成聚苯胺及其複合材料電變色性質的研究	★ 經摻雜之二氧化鈦觸媒膜光分解性質之研究
★ 在Perovskite氧化物上進行CO-NO反應之研究	★ 聚苯胺與聚苯乙烯殼核複合材料之研究
★ 導電高分子與聚胺基甲酸酯複合材料之研究	★ 在孔道均一的模板內合成聚苯胺奈米管
★ 梳狀聚苯乙烯磺酸與聚苯胺複合材料之合成與分析	★ 在二氧化鈦上進行Salicylic acid可見光光催化反應的研究
★ 蒙脫土/環氧樹脂、蒙脫土/聚苯胺和聚苯胺管奈米材料之研究	★ 於陶瓷纖維紙上合成ZSM-5沸石與聚乙烯觸媒裂解之研究
★ 二氧化鈦的合成與光催化性質的研究	★ 苯在Au/CeO2與Au/V2O5/CeO2上進行完全氧化反應之研究

檔案

[Endnote RIS 格式]

[Bibtex 格式]

[相關文章]

[文章引用]

[完整記錄]

[館藏目錄]

[檢視]

[下載]

本電子論文使用權限為同意立即開放。
已達開放權限電子全文僅授權使用者為學術研究之目的，進行個人非營利性質之檢索、閱讀、列印。
請遵守中華民國著作權法之相關規定，切勿任意重製、散佈、改作、轉貼、播送，以免觸法。

摘要(中)

本論文主要分成三部分：第一部分為先以矽烷偶合劑修飾二氧化鈦奈米粒子的表面，使得二氧化鈦粒子的表面上帶有胺基或苯環基，而後加入苯胺單體鹽酸鹽離子，並且加入過硫酸銨氧化劑開始起始聚合反應，形成二氧化鈦/聚苯胺核－殼奈米複合材料。然而，由於苯胺單體鹽酸鹽離子能夠溶解於水溶液中，因此不僅在二氧化鈦粒子的表面上會有聚苯胺的產生，溶液中亦會有單獨存在的聚苯胺高分子；所以必須以能溶解聚苯胺的溶劑(NMP)來移除單獨存在的聚苯胺鏈，而僅留下全為核－殼結構的二氧化鈦/聚苯胺奈米複合材料。
第二部分為以二氧化鈰奈米粒子為核，並且在不額外添加氧化劑的狀況下，直接以二氧化鈰當作氧化劑，將苯胺單體鹽酸鹽離子聚合在二氧化鈰粒子的表面上，形成二氧化鈰/聚苯胺核－殼奈米複合材料。此時二氧化鈰表面上的Ce4+被還原形成Ce3+。然而由於二氧化鈰粒子為鹼性氧化物，因此只有在適當的鹽酸濃度下才會形成核－殼結構的奈米複合材料。
第三部分為同樣以二氧化鈰奈米粒子為核，但是預先以十二烷基苯磺酸將二氧化鈰粒子分散於水溶液中，而後再將苯胺單體鹽酸鹽離子聚合在二氧化鈰粒子的表面上，形成二氧化鈰/聚苯胺核－殼複合材料。然而由於在以十二烷基苯磺酸分散二氧化鈰粒子時，二氧化鈰的粒子形狀已變成三角形，因此所聚合形成的二氧化鈰/聚苯胺核－殼複合材料亦為三角形。另一方面，若先以polyvinylpyrrolidone分散二氧化鈰粒子，然後再依照上述步驟形成核－殼複合材料，則可以使複合材料的粒徑變小。

摘要(英)

There are three parts in this thesis. In the first part, the surface of titanium dioxide nanoparticles were modified by silane, introducing amine groups or phenyl amine groups bounded on the surface of titanium dioxide nanoparticles. Then, aniline can be polymerized with amine (or phenyl amine groups) of silane to form the titanium dioxide/polyaniline core-shell nanocomposites using ammonium persulfate as oxidant. However, anilinium ions were polymerized not only on the surface of titanium dioxide nanoparticles but also in the solution. Thus, it’s necessary to use N-Methyl-2-Pyrrolidone (NMP) to remove polyaniline not bonded to titanium dioxide core.
In the second part, cerium dioxide nanoparticles were used as core and oxidant at the same time, anilinium ions were polymerized on the surface of cerium dioxide nanoparticles and form cerium dioxide/ polyaniline core-shell nanocomposites. Herein, Ce4+ on the surface of cerium dioxide nanoparticles was reduced to Ce3+. However, the core-shell nanocomposites can only be formed when the concentration of hydrochloric acid was lower due to the alkaline character of cerium dioxide.
In the third part, cerium dioxide nanoparticles were also used as the core, but dodecylbenzenesulfonic acid (DBSA) solution was used to disperse cerium dioxide nanoparticles in advance. Then, anilinium ions were polymerized on the surface of cerium dioxide particles to form triangular cerium dioxide/polyaniline core-shell composites. However, when the cerium dioxide nanoparticles were dispersed in DBSA solution, the morphology of cerium dioxide particles becomes triangular already. Thus, triangular cerium dioxide/polyaniline core-shell composites were formed after polymerization of polyaniline on the surface of triangular cerium dioxide particles. On the other hand, if the cerium dioxides nanoparticles were dispersed by polyvinylpyrrolidone (PVP) before DBSA was added, triangular cerium dioxide/polyaniline core-shell composites of smaller size were obtained.

關鍵字(中)

★ 二氧化鈦
★ 二氧化鈰
★ 聚苯胺
★ 核-殼奈米複合材料

關鍵字(英)

★ TiO2
★ Polyaniline
★ CeO2
★ Core-shell nanocomposites

論文目次

摘要…………………………………………………………………….....I
Abstract………………………………………………………………….II
目錄……………………………………………………………………..IV
圖目錄………………………………………………………………...VIII
表目錄………………………………………………………………...XIII
第一章緒論……………………………………………………………1
1.1導電高分子簡介……………………………………………………...2
1.2導電高分子奈米複合材料簡介……………………………………...5
1.3無機奈米粒子/導電高分子核－殼奈米複合材料簡介……………..7
1.3.1核-殼奈米複合材料的製備方式…………………………………..7
1.3.1.1 Layer-by-layer method……………………………...……..……..7
1.3.1.2 Sol-gel method.................…………………………...……..……..9
1.3.1.3 Grafting-to method....…………………………...……..………..10
1.3.1.4 Grafting-from method....…………………………...……..……..10
1.4參考文獻…………………………………………………………….13
第二章文獻回顧……………………………………………………..15
2.1前言………………...………………………………………………..15
2.2二氧化鈦/聚苯胺奈米複合材料……………………………………17
2.2.1二氧化鈦簡介……………………………………………..………17
2.2.2二氧化鈦/聚苯胺奈米複合材料的製備與應用………………….18
2.2.2.1二氧化鈦/聚苯胺奈米管……………………….……………….18
2.2.2.2二氧化鈦/聚苯胺奈米複合材料薄膜………………………….20
2.2.2.3二氧化鈦/聚苯胺奈米複合材料……………………………….20
2.3二氧化鈰/聚苯胺奈米複合材料……………………………………21
2.3.1氧化鈰簡介……………………………………………………..…21
2.3.2氧化鈰的電子結構………………………………………………..22
2.3.3氧化鈰/導電高分子奈米複合材料之文獻回顧………………….24
2.4參考文獻…………………………………………………………….25
第三章二氧化鈦/聚苯胺核－殼奈米複合材料……………………28
3.1實驗………………………………………………………………….28
3.1.1實驗藥品…………………………………………………………..28
3.1.2實驗儀器…………………………………………………………..29
3.1.3實驗方法…………………………………………………………..30
3.1.3.1二氧化鈦奈米粒子表面修飾…………………………………...30
3.1.3.2二氧化鈦/聚苯胺核－殼奈米複合材料的製備………………..30
3.1.4實驗分析…………………………………………………………..32
3.1.4.1穿透式電子顯微鏡（TEM）……………………………………..32
3.1.4.2霍式轉換紅外光譜儀（FT-IR）………………………………….32
3.1.4.3 X射線光電子能譜儀（XPS）…………………………………...32
3.1.4.4四點探針（Four-probe conductance meter）……………………..33
3.1.4.5熱重分析（TGA）………………………………………………...33
3.2結果與討論……………………….…………………………………35
3.2.1矽烷偶合劑修飾二氧化鈦奈米粒子……………………………..35
3.2.2二氧化鈦/聚苯胺核－殼奈米複合材料………………………….38
3.2.2.1霍式轉換紅外光譜（FT-IR）…………………………………….38
3.2.2.2穿透式電子顯微鏡（TEM）……………………………………..44
3.2.2.3 X射線光電子能譜（XPS）……………………………………...44
3.2.2.4製備參數對複合材料性質的影響……………………………...47
3.3結論………………………………………………,…………………50
第四章二氧化鈰/聚苯胺核－殼奈米複合材料…………….………51
4.1實驗……………………………………………………………….…51
4.1.1實驗藥品…………………………………………………………..51
4.1.2實驗方法…………………………………………………………..51
4.1.2.1二氧化鈰奈米粒子的合成（南京大學丁維平教授提供）….51
4.1.2.2二氧化鈰/聚苯胺核－殼奈米複合材料………………………..51
4.1.3二氧化鈰/聚苯胺核－殼奈米複合材料之鑑定………………….52
4.2結果與討論………………………………………………………….53
4.2.1二氧化鈰/聚苯胺核－殼奈米複合材料之影像………………….53
4.2.2電子繞射圖譜……………………………………………………..56
4.2.3 X射線光電子能譜………………………………………………..57
4.2.4霍式轉換紅外光譜………………………………………………..62
4.2.5製備參數對複合材料形成的影響………………………………..63
4.3結論………………………………………………………………….68
第五章以乳化聚合方式合成二氧化鈰/聚苯胺核－殼複合材料….69
5.1實驗………………………………………………………………….69
5.1.1實驗藥品…………………………………………………………..69
5.1.2實驗方法…………………………………………………………..69
5.1.3二氧化鈰/聚苯胺核－殼複合材料之鑑定……………………….70
5.2結果與討論………………………………………………………….70
5.2.1二氧化鈰/聚苯胺核－殼複合材料之影像……………………….70
5.2.2霍式轉換紅外光譜………………………………………………..74
5.2.3 X射線光電子能譜……………………………………………..…75
5.2.4二氧化鈰/聚苯胺核－殼複合材料的形成機制……………..…...78
5.2.5以聚乙烯吡咯酮/十二烷基苯磺酸為界面活性劑合成二氧化鈰/聚苯胺核－殼複合材料……………………………………………..…79
5.2.5.1實驗……………………………………………..……………….79
5.2.5.2結果與討論……………………………………………..……….79
5.3結論……………………………………………..…………………...82
第六章總結論…………………………………………..……………83

參考文獻

第一章
[1] T. A. Skotheim, Handbook of conducting polymers, M. Dekker, New York, 1986.
[2] D. C. Trivedi, S. K. Dhawan, Synth. Met. 59 (1993) 267.
[3] H. Karami, M. F. Mousavi, M. Shamsipur, J. Power Sources 117
(2003) 255.
[4] P. Somani, A. B. Mandale, S. Radhakrishnan, Acta Mater. 48 (2000)
2859.
[5] M. Hirata, L. Sun, Sens. Actuators A Phys. 40 (1994) 159.
[6] H. Q. Cao, C. Y. Tie, Z. Xu, J. M. Hong, H. Sang, Appl. Phys. Lett. 78 (2001) 1592.
[7] 潘柏宏，聚苯胺金屬奈米複合管的合成及鑑定，中央大學化材所，民國九十四年。
[8] C. -G. Wu, D. C. DeGroot, H. O. Marcy, J. L. Schindler, C. R. Kannewurf, Y. -J. Liu, W. Hirpo, M. G. Kanatzidis, Chem. Mater. 8 (1996) 1992.
[9] S. M. Yang, K. H. Chen, Synth. Met. 135-136 (2003) 51.
[10] S. Komoba, K. Fujihana, T. Osaka, S. Aiki, S. Nakamura, J. Electrochem. Soc. 145 (1998) 1126.
[11] R. Gangopadhyay, A. De, Chem. Mater. 12 (2000) 608.
[12] S. Maeda, S. P. Armes, J. Colloid Interface Sci. 159 (1993) 257.
[13] S. Maeda, S. P. Armes, J. Mater. Chem. 4 (1994) 935.
[14] S. Maeda, S. P. Armes, Chem. Mater. 7 (1995) 171.
[15] P. K. Shen, H. T. Huang, C. C. Tseung, J. Electrochem. Soc. 139 (1992) 1840.
[16] 潘俊鵬，電化學法合成聚苯胺及其複合材料電變色性質的研究，中央大學化材所，民國九十年。
[17] 魏向辰，導電高分子與多層奈米碳管複合材料之研究，中央大學化材所，民國九十六年。
[18] M. Cochet, W. K. Maser, A. M. Benito, M. A. Callejas, M. T. Martinez, J. M. Benoit, J. Schreiber, O. Chauvet, Chem. Commun. (2001) 1450.
[19] G. Decher, Science 277 (1997) 1232.
[20] G. B. Sukhorukov, A. Fery, M. Brumenb, H. Möhwald, Phys. Chem. Chem. Phys. 6 (2004) 4078.
[21] D. Lee, M. F. Rubner, R. E. Cohen, Chem. Mater. 17 (2005) 1099.
[22] F. Caruso, R. A. Caruso, H. Möhwald, Science 282 (1998) 1111.
[23] J. Jang, J. Ha, B. Lim, Chem. Commun. (2006) 1622.
[24] D. Cheng, H. Xia, H. S. O. Chan, Langmuir 20 (2004) 9909.
[25] X. Yang, Y. Lu, Polymer 46 (2005) 5324.
[26] X. Feng, Y. Liu, C. Lu, W. Hou, J. –J. Zhu, Nanotechnology 17 (2006) 3578.
[27] M. Yamamoto, M. Ohata, Prog. Org. Coat. 27 (1996) 277.
[28] L. Hao, C. Zhu, C. Chen, P. Kang, Y. Hu, W. Fan, Z. Chen, Synth. Met. 139 (2003) 391.
[29] F. Yang, Y. Chu, S. Ma, Y. Zhang, J. Liu, J. Colloid Interface Sci. 301 (2006) 470.
第二章
[1] C. -J. Zhong, M. M. Maye, Adv. Mater. 13 (2001) 1507.
[2] Y. Haga, S. Inoue, T. Sato, R. Yosomiya, Angew. Makromol. Chem. 139 (1986) 49.
[3] Y. Haga, S. Inoue, Mater. Chem. Phys. 19 (1998) 381.
[4] A. Bhattacharya, K. M. Ganguly, A. De, S. Sarkar, Mater. Res. Bull. 31 (1996) 527.
[5] R. Gangopadhyay, A. De, Eur. Polym. J. 1999, 35, 1985.
[6] C. -L. Zhu, S. -W. Chou, S. -F. He, W. -N. Liao, C. -C. Chen, Nanotechnology 18 (2007) 275604.
[7] A. Courty, A. -I. Henry, N. Goubet, M. -P. Pileni, Nat. Mater. 6 (2007) 900.
[8] M. -P. Pileni, J. Phys. Chem. B 105 (2001) 3358.
[9] A. Courty, C. Fermon, M. -P. Pileni, Adv. Mater. 13 (2001) 254.
[10] I. Pastoriza-Santos, L. M. Liz-Marzan, Nano Lett. 2 (2002) 903.
[11] G. S. Métraux, C. A. Mirkin, Adv. Mater. 17 (2005) 412.
[12] R. Jin et al., Science 294 (2001) 1901.
[13] V. Bastys, I. Pastoriza-Santos, B. Rodriguez-Gonzalez, R. Vaisnoras, L. M. Liz-Marzan, Adv. Funct. Mater. 16 (2006) 766.
[14] J. K. Burdett, T. Hughbabds, J. M. Gordon, J. W. Richardson Jr., J. V. Smith, J. Am. Chem. Soc. 109 (1987) 3639.
[15] L. Zhang, M. Wan, J. Phys. Chem. B 107 (2003) 6748.
[16] A. Dey, S. De, A. De, S. K. De, Nanotechnology 15 (2004) 1277.
[17] S. W. Phang, M. Tadokoro, J. Watanabe, N. Kuramoto, Curr. Appl. Phys. 8 (2008) 391.
[18] S. -J. Su, N. Kuramoto, Synth. Met. 114 (2000) 147.
[19] S. Sathiyanarayanan, S. S. Azim, G. Venkatachari, Prog. Org. Coat. 59 (2007) 291.
[20] J. Li, L. Zhu, Y. Wu, Y. Harima, A. Zhang, H. Tang, Polymer 47 (2006) 7361.
[21] S. Min, F. Wang, Y. Han, J. Mater. Sci. 42 (2007) 9966.
[22] T. Yamamoto, H. Momida, T. Hamada, T. Uda, T. Ohno, Thin Solid Films 486 (2005) 136.
[23] C. T. Campbell, C. H. F. Peden, Science 309 (2005) 713.
[24] G. A. Deluga, J. R. Salge, L. D. Schmidt, X. E. Verykios, Science 303 (2004) 993.
[25] K. Otsuka, T. Ushiyama, I. Yamanaka, Chem. Lett. 9 (1993) 1517.
[26] A. Trovarelli, Ed., Catalysis by Ceria and Related Materials, Imperial College Press, London, 2002, Chap.5, p186.
[27] S. Park, J. M. Vohs, R. J. Gorte, Nature 404 (2000) 265.
[28] R. Schaub et al., Science 299 (2003) 377.
[29] M. Romeo, K. Bak, J. El Fallah, F. Le Normand, L. Hilaire, Surf. Interface Anal. 20 (1993) 508.
[30] L. Qiu, F. Liu, L. Zhao, Y. Ma, J. Yao, Appl. Surf. Sci. 252 (2006) 4931.
[31] P. Burroughs, A. Hammett, A. F. Orchard, G. Thornton, J. Chem. Soc. Dalton Trans. (1976) 1686.
[32] X.-D. Zhou, W. Huebner, Appl. Phys. Lett. 79 (2001) 3512.
[33] Y. He, Mater. Chem. Phys. 92 (2005) 134.
[34] Y. He, Mater. Sci. Eng. B-Solid State Mater. Adv. Technol. 122 (2005) 76.
[35] N. Parvatikar, M. V. N. A. Prasad, J. Appl. Polym. Sci. 100 (2006) 1403.
[36] N. Parvatikar, S. Jain, S. V. Bhoraskar, M. V. N. A. Prasad, J. Appl. Polym. Sci. 102 (2006) 5533.
[37] R. Parth, S. G. Gangolli, E. Matijevic, W. Cai, S. Arajs, J. Colloid Interface Sci. 144 (1991) 27.
[38] C. -L. Huang, E. Matijevic, J. Mater. Res. 10 (1995) 1327.

指導教授

楊思明(Sze-Ming Yang)

審核日期

2008-7-15

推文