穴狀中孔二氧化矽與中孔二氧化矽薄膜合成及其形貌調控與嵌入鉑金屬

Synthesis and topology control of cage-like silica mesophase and silica thin-film

吳承諭

指導教授 ： 楊家銘

國立清華大學/理學院/化學系/碩士(2006年)

摘要

對於奈米材料而言,奈米孔洞材料是絕佳的模版結構,透過適當的
化學反應條件,將各種功能性材料包括金屬、金屬氧化物、有機高
分子、碳材以及半導體化合物填入孔洞中,並調控這些限制空間中
奈米結構的分散度、連結性與微結構。其中中孔材料的孔徑大小在
2-10 nm,可以利用在較大的有機分子的觸媒反應和分離,同時也
可作為奈米分上子光電材料的宿主。特別是以中孔二氧化矽薄膜在
光電元件的應用更具潛力,特別是孔洞具有方向性排列孔二氧化矽
膜。
本論文分為三部分,第一部分為穴狀中孔二氧化矽的形貌調控。先
合成出Fm3m對稱結構的穴狀中孔二氧化矽,再利用後處理的方式
(氨水處理、硫酸處理)對其形貌進行調控,再以X光粉末繞射儀、氮
氣物理吸附來觀察其孔變化。在研究中發現,氨水處理可以提供向
內的聚合力而硫酸處理可以提供向外聚合力,控制這二種不同的後
處理可以有效的控制中孔洞的形貌。
第二部分是將Pt的金屬前趨物含浸於孔洞中,繼以利用氫氣還原的
方式做出反應孔洞形貌的反結構,並用TEM觀察其孔洞部結構。
第三部分則是利用溶膠凝膠法製做出具有中孔洞的二氧化矽薄膜,
並利用GI-XRD 做進一步的結構分析。同時結合第一部分的結果對
二氧化矽薄膜進行硫酸處理,發現除了可以造成薄膜孔洞結構垂直
於晶片方向上的收縮外,也可以造成平行於晶片方向的擴張。

關鍵字

二氧化矽 ； 薄膜 ； 硫酸處理

參考文獻

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