科研训练论文-溶致液晶模板法概述

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1、科研训练论文(文献综述)（题目：溶致液晶模板法概述学生姓名：李玉韩学号：201130508009学院：化工学院班级：化学工程与工艺专业11-3班2014年12月溶致液晶模板法概述李玉韩，刘进荣内蒙古工业大学化工学院，呼和浩特，010051摘要：有序纳米结构材料是一类具有广泛应用前景的新材料,在分离、催化、传感器等领域的应用潜力巨大。本文评述了溶致液晶的相态和结构以及其相态随浓度变化的特点,利用由不同的表面活性剂体系构建的溶致液晶为软模板，对合成材料的形貌及孔道结构进行控制和调节，并探讨溶致液晶相结构与最终合

2、成材料结构和性能之间的关系，以达到对产品性能进行调控的目的并且着重介绍了溶致液晶在新型纳米材料合成中的应用,在化学反应中的催化作用,以及在工业中的作用。关键词：溶致液晶；模板；纳米结构引言自20世纪80年代以来,模板法已发展成为一种重要的纳米材料合成技术。模板合成是将具有纳米结构且形状容易控制的物质作为模板,通过物理或化学方法将材料(或其前驱物)沉积在模板孔道内或表面上,除去模板后得到与模板结构互补的纳米结构。相关的研究工作已有多篇综述性文献报道［1-9］。在已有的综述性文献中,主要讨论了硬模板在有序纳米材

3、料合成中的应用情况,即使涉及到软模板(如溶致液晶)方面的内容,也只是简单的介绍［4,8］。表面活性剂分子具有特殊的亲水基和亲油基，可以在溶液中自发地聚集形成胶束、囊泡、微乳液以及溶致液晶等分子有序组合体。其中溶致液晶相因微观尺寸处于纳米级且具有很好的长程有序性，已被广泛地应用到纳米材料的制备方面。近年来,利用溶致液晶模板合成纳米结构颗粒和薄膜材料的研究取得了一系列重要进展,包括新纳米结构金属和半导体材料的合成、由过渡金属水合物与表面活性剂构建的新液晶体系、溶致液晶与其它模板结合制备具有多级孔结构的新材料、影

4、响液晶体系及纳米结构材料有序性与稳定性的关键因素以及纳米结构形成机理等方面的内容。一、溶致液晶概述（一）、液晶液晶是指处于中介相(mesophase)状态或称介晶态的物质，是一种热力学稳定状态，它一方面具有像液体一样的流动性和连续性，另一方面又具有像晶体一样的各向异性。奥地利植物学家F．Reinitzer在加热胆甾醇苯甲酯晶体时首次观察到液晶现象，德国物理学家0．Lehrmnn将其命名为液晶。液晶是长程有序而短程无序的，即其分子排列存在位置上的无序性和取向上的一维或二维长程有序性，并不存在像晶体那样的空间晶

5、格。根据形成条件和组成可将液晶分为热致(thennotropic)和溶致(1yotropic)液晶。热致液晶一般为单一组分，其液晶相由温度变化产生，只在一定的温度范围内存在。溶致液晶一般是由双亲分子与极性溶剂组成的二元或多元体系，液晶相的形貌通过双亲分子与极性溶剂的比例的改变而改变，是由浓度变化引起的，一般也只能存在于一定的温度范围内［24,28］。溶致液晶的研究近年来取得了较大的发展。（二）、溶致液晶溶致液晶是由表面活性剂与一定量的极性溶剂组成的二元或加入助表面活性剂和非极性溶剂组成的多元体系，是表面活性

6、剂溶液的一种重要分子有序组合体。溶致液晶分为层状、六角状、立方状和反六角状等。1、溶致液晶结构形成溶致液晶体系的化合物除溶剂外,通常要求分子具有双亲性质,即分子一端具有亲水性,另一端居于疏水性。常见的有两种,一种是脂肪酸盐、油酸盐、烷基磺酸盐、铵基化合物等。其亲水部分如羧基、磺酸基等与一个长长的疏水基团相连,形成一极性“头”与两个疏水“尾”;另一种是具有生命意义的类脂,如磷脂、糖鞘脂类化合物,分子的一个极性“头”与两个疏水“尾”中,分子中的疏水基团通常彼此并排排列。图1-1几种常见溶致液晶的结构示意图1、溶

7、致液晶特点溶致液晶会随溶液浓度的变化、温度的变化而变化。因此改变溶液的浓度或温度,或同时改变溶液的浓度和温度,液晶态也相应地改变。双亲化合物质与水形成液晶,与双亲化合物的两个性质有关:(1)双亲化合物-水界面上相邻极性基之间的斥力大小。在这里最重要的因素是亲水基的水化作用强度,亲水基和烷基链的空间排列条件,以及相邻双亲分子所带电荷的符号。(2)烷基链和水的接触程度以及链的构象无序程度。这些受烷基链的数目、长度和不饱和度的影响。（三）、溶致液晶的形成溶致液晶的形成主要依赖于两亲分子间的相互作用，极性基团问的静

8、电力和疏水基团间的范德华力。当两亲化合物的固体与水混合时，在水分子的作用下，水浸入固体晶格中，分布在亲水头基的双层之间，形成夹心结构。溶剂的浸入，破坏了晶体的取向有序性，使其具有液体的流动性。随着水的不断加入，可以转变为不同的液晶形态［23］。（四）、溶致液晶的表征在不同的液晶相中，表面活性剂分子的排列方式及相互作用各不相同，结构上的变化导致液晶相在光学、核磁共振以及对X光衍射等方面表现出不同的质，因而通常可以采