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层级多孔材料的自组装研究 中文摘要 中文摘要 层级多孔材料具有高比表面积、高孔隙率、良好的渗透性和高度有序的孔道 结构，广泛应用于生物、医学、环境修复、催化、以及能源储存与转化等领域。 近年来，层级多孔材料的可控制备成为材料科学研究的热点问题。宏观自组装是 把已有的纳米材料组装成精确可控、有序、多功能宏观材料的有效方法。本论文 利用自组装方法实现了三种宏观层级多孔材料的制备，主要研究成果总结如下： 1. 硝酸铵热分解调控氧化石墨烯薄膜层间距：首先，减压抽滤氧化石墨烯溶 液制备氧化石墨烯（GO ）膜，通过浸泡过程成功在GO 膜层间插入硝酸铵分子， 利用硝酸铵热分解产物的温度依赖性，得到不同膨胀幅度的 GO 膜 （123%−20000%)，并且层与层之间没有残留分子。性能研究发现小幅度膨胀膜可 用作高效纳滤膜，截留有机小分子和超小纳米颗粒；大幅度膨胀膜作为两亲载体， 用于极性非极性分子的吸附。此外，膨胀 GO 膜兼有高通透性和导电性，是超级 电容器和锂离子电池的理想材料。 2. 自支撑CuO/TiO2 纳米纤维薄膜的构筑及其光催化性能研究：半导体/TiO2 纳米复合薄膜是制作柔性光电装置的理想材料。首先合成TiO2 纤维薄膜，通过化 学还原法在TiO2 纤维薄膜表面镀铜，再经过热氧化，生长出与二氧化钛纤维相垂 直的氧化铜纳米线，最终获得了自支撑的CuO/TiO2 纤维复合薄膜，两种纤维交织 穿插形成了网状结构，更有利于物质的传输。研究发现，这种多孔复合薄膜具有 很好的光电响应，是传感器、水处理及太阳能电池的潜在材料。 3. 以酚醛树脂为结合剂，二氧化硅微球为无机前驱体，二氧化钛纳米管为光 催化活性剂，聚氨酯泡沫或碳纤维为宏观多孔骨架，经高温碳化、碱处理后合成 出具有高度有序大孔- -介孔的C/TiO2 多孔材料。该材料具有3D 联通的网络结构， 多层次的有序孔道，加上TiO2 的自清洁功能，材料的光催化活性显著增强，也更 有利于传质，是吸附、净化、催化的多功能材料。 关键词：宏观自组装，多孔材料，多功能材料，吸附，分离 作 者：朱金美 指导教师：戴洁 曹雪波 I 英文摘要 层级多孔材料的自组装研究 Studies on the Macroscopic Self-assembly of Hierarchical Porous Materials Abstract Hierarchical porous materials, referring to materials containing pores with different sizes and shapes, have wide applications in biology, medicine, environmental protection, catalysis, energy storage and conversion due to the advantages of high surface area, high porosity, good permeability and highly ordered pore structure. Macroscopic self-assembly refers to integration of pre-existing nanomaterials into the organized, ordered, or f