Abstract
利用模版合成法製備之中孔洞二氧化矽分子篩具有下列特性：孔徑分佈範圍窄，孔徑大小具可調性，高孔洞體積及非常大的表面積，且其表面有很多具活性的silanol group(Si-OH)，可以被用來進行修飾以填入各種不同的材料進入孔洞中，因此中孔洞二氧化矽分子篩很適合當作金屬、半導體或其他物質的擔體，應用在吸附、觸媒、光電與半導體方面。另外，中孔洞二氧化矽分子篩可以製備成薄膜形態，本身具有很大且可調的孔隙度，因此很適合用來作為低介電常數材料以及抗反射材料。基於中孔洞二氧化矽分子篩的應用與發展潛力與其孔洞性質有關，因此中孔洞二氧化矽的孔洞性質鑑定是本論文的探討主題。本論文研究目的即是建立量測中孔洞二氧化矽分子篩之孔徑分佈的方法，利用Henry’s law 改良DBdB 方法中描述多層吸附厚度的方程式，利用此方法(Henry-DBdB)分析中孔洞二氧化矽粉體樣品的氮氣吸附數據。另外利用氪氣吸附分析一系列薄膜樣品，研究利用不同模版分子、不同去除模版分子的處理方法，以及塗佈在不同基材上等實驗條件對於薄膜孔洞結構的影響。由於DBdB 理論涉及吸附氣體在孔洞內的狀態，不易用來分析氪氣吸附數據，因此我們合成一系列孔洞直徑在2-9 nm 之間的中孔洞二氧化矽粉體樣品，進行氮氣與氪氣吸附實驗，並用Henry-DBdB 理論分析測得粉體樣品的孔徑值，以建立氪氣吸附等溫線中的壓力反曲點與樣品孔徑的關係，作為分析薄膜孔徑的方法，此外分析氪氣吸附數據可以得到薄膜結構參數。另外，我們利用一氧化碳化學吸附實驗搭配氮氣吸附實驗探討金屬填入中孔洞二氧化矽粉體孔道中的情形。利用改良過的Henry-DBdB 方法，分析中孔洞二氧化矽粉體樣品的孔徑測量值與NLDFT 所計算的結果相近，證明以古典熱力學為基礎的DBdB 孔徑分析適合用來分析孔洞樣品的孔徑分佈。利用氪氣吸附實驗以及X 光反射實驗得到的結果，可以分析薄膜樣品的孔洞結構性質。分別利用臭氧處理以及□燒處理除去有機模版，並討論兩種處理方法對孔洞結構的影響。另外我們也想探討薄膜基材對薄膜結構的影響。另外，分別利用酒精與水當作鉑金屬前軀物的溶劑，在孔道內合成奈米金屬，從氮氣吸附數據搭配一氧化碳化學吸附與ICP-AES 實驗討論奈米金屬堵塞孔道的情形，結果與穿透式電子顯微鏡照片所觀察到的結果趨勢相同。