溶致液晶模板法概述

一般也只能存在于一定的温度范围内

［

9,5

］

。溶致液晶的研究 近年来取得了较大的发展。

1.2

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 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。

1.3

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

［

4

］

。

1.4

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 通常可以采用偏光显微

镜

(Polarized Optica lMicroscopy

，

POM)

观 察液晶织构、差示扫描量热法

(Differeraial

Scanning Cabrimetry

，

< br>DSC)

确定相变、核磁共振

(NuclearMagn etic Resomme

，

NMa)

技术与小

角

X

射线散射

(SmaU

Angle

X-ray

Scattering

，

SAXS)

等技术来鉴别液晶相的结构类型

［

5,6

］

。另

外通过冷冻蚀刻投射电镜技术

ffreeFracture Tmmmission Eieclron Microscopy

，

FFTEM)

［

7

］

和低温透射电镜技术

(Cryo< /p>

．

Transmission Electron Micros copy

，

)

［

8

］

可以观测液

晶结构。

1.5

溶致液晶模板法合成材料的进展

由于溶致液晶模板结构多样，模板的连续性、对称性以及 微观区域的尺寸大小处于纳米范

围可以预先设计和调节

［

9

］

；

并且液晶相具 有较大的粘度，

其中生成的粒子不易团聚；

同时液晶

材料合成后在一定温度下通过灼烧、

溶解等方法即可去

除模板。因此，溶致液晶对纳米材料的合成有 着重要的意义。

1992

年，

美国

Mobil

石油公司的

等

［

10

］

首次利用季铵阳离子型表面活性剂溶致液晶为

模板，

用水热法合成了介孔二氧化硅和硅酸铝分子筛，

大大促 进了溶致液晶模板技术的广泛研

究。

溶致液晶丰富的相态结构使 之成为合成介孑

L

和纳米材料的良好模板，

再加上其对产物在

形貌、

结构和性能方面的易于调控等优点 ，

以溶致液晶为模板制备材料的研究在近年逐渐引起

人们的重视 ，

也在材料合成方面取得了相当大的进展。

可以将以溶致液晶为 模板合成的无机纳

米材料分为两个方面：

(i)

多孔纳米结构和

(ii)

其它纳米结构如零维纳米颗粒 ，一维纳米线、

纳米带和纳米管，二维纳米板。

1.6

模板法

模板合成即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。

该

方法将模板复杂的形貌通过简单的步骤复制 到产物中。模板法合成的最大优点是具有通用性，

制备的材料种类包括导电聚合物、金属 、半导体等，既可以是单一材料也可以是复合材料。产

物既可以是实心的纳米纤维也可以 是空心的纳米管以及多层膜结构；

既可以保留在模板中也可

［< /p>

1

～

3

］

以单独分离。模板法合成纳米材料操作简便、易于调控，因而受到人们重视

。制备纳米材

料采用的模板主要分为三类，包括硬模板、软模板和生物模板。

溶致液晶为软模板，软模板是指表面活性剂分子在溶液中自动聚集形 成的各种有序组合

体，

利用这些有序组合体作为微反应器，

同时利用表面活性剂与界面的相互作用，

引导和调控

粒子的定向生长，获得多种形貌的纳米材料。

2.

溶致液晶模板法

2.1 SDS

／

CTAB