高温水热合成具有超低介电常数的规则介孔氧化硅材料

doi:10.3969/j.issn.0251-0790.2012.09.006

高等学校化学学报 ›› 2012, Vol. 33 ›› Issue (09): 1908.doi: 10.3969/j.issn.0251-0790.2012.09.006

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高温水热合成具有超低介电常数的规则介孔氧化硅材料

刘福建², 韩冰¹, 曹洋¹, 邹永存¹, 孟祥举³, 肖丰收³

1. 吉林大学无机合成与制备化学国家重点实验室, 长春 130012;
2. 绍兴文理学院应用化学研究所, 绍兴 312000;
3. 浙江大学化学系催化研究所, 杭州 310007

收稿日期:2011-10-26 出版日期:2012-09-10 发布日期:2012-08-14
通讯作者: 邹永存,男,高级工程师,主要从事介孔材料的合成与应用研究.E-mail:zouyc@jlu.edu.cn E-mail:zouyc@jlu.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(批准号: 20973079)资助.

Hydrothermal Synthesis of Ordered Mesoporous Silicas with Extraordinarily Ultra-low Dielectric Constants

LIU Fu-Jian², HAN Bing¹, CAO Yang¹, ZOU Yong-Cun¹, MENG Xiang-Ju³, XIAO Feng-Shou³

1. State Key Laboratory of Inorganic Synthesis and Preparative Chemistry, Jilin University, Changchun 130012, China;
2. Institute of Applied Chemistry, Shaoxing University, Shaoxing 312000, China;
3. Key Laboratory of Applied Chemistry of Zhejiang Province, Department of Chemistry, Zhejiang University, Hangzhou 310028, China

Received:2011-10-26 Online:2012-09-10 Published:2012-08-14

摘要/Abstract

摘要：

分别以高分子三嵌段共聚物P123(PEO₂₀-PPO₇₀-PEO₂₀)和F127(PEO₁₀₆-PPO₇₀-PEO₁₀₆)为模板剂, 通过高温水热法制备了具有超低介电常数的规则介孔氧化硅材料(OMSs). 当合成温度达到200℃时, 得到的产物仍可保持规则的介孔结构. X射线衍射和氮气吸附结果表明, OMSs系列材料具有规则的二维六方或体心立方介孔结构、大的比表面积和孔容及均一的孔径分布. ²⁹Si MAS NMR分析表明, OMSs与低温(100℃)合成产物相比具有更高的骨架缩合度, 从而具有优异的水热稳定性. 由于具有大的孔容和高的骨架缩合度, OMSs表现出了超低的介电常数. 以P123为模板剂, 200℃下合成的OMS的介电常数可达1.31. OMSs作为一类稳定的超低介电常数材料, 对于绝缘材料的发展具有潜在的应用价值.

关键词: 规则介孔材料, 高温合成, 氧化硅, 介电常数, 缩合度

Abstract:

Ordered mesoporous silica samples with extraordinarily ultra-low dielectric constants(k) were hydrothermally synthesized at different temperatures(150—200℃) via soft-templates including amphiphilic triblock polymers of P123(PEO₂₀-PPO₇₀-PEO₂₀) and F127(PEO₁₀₆-PPO₇₀-PEO₁₀₆). The characterizations of XRD and N₂ adsorption-desorption isotherms show that these samples have ordered mesostructure, high BET surface area, large pore volume and uniform pore size.²⁹Si MAS NMR spectra show that the samples have much higher silica condensation degree than the ones synthesized at relatively low temperatures. More importantly, these samples exhibit extraordinarily ultra-low dielectric constant(k). For example, ordered mesoporous silica of SBA-15 synthesized at 200℃ gives k value as low as 1.31, which is interpreted by a collaborative effect of large pore volume with high silica condensation degree. These samples with extraordinarily ultra-low dielectric constants would be potentially important for applications of superior insulators in electronic industry.

Key words: Ordered mesoporous material, High temperature synthesis, Silica, Dielectric constant, Condensation degree

中图分类号:

O613

TrendMD:

刘福建, 韩冰, 曹洋, 邹永存, 孟祥举, 肖丰收. 高温水热合成具有超低介电常数的规则介孔氧化硅材料. 高等学校化学学报, 2012, 33(09): 1908.

LIU Fu-Jian, HAN Bing, CAO Yang, ZOU Yong-Cun, MENG Xiang-Ju, XIAO Feng-Shou. Hydrothermal Synthesis of Ordered Mesoporous Silicas with Extraordinarily Ultra-low Dielectric Constants. Chem. J. Chinese Universities, 2012, 33(09): 1908.

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高温水热合成具有超低介电常数的规则介孔氧化硅材料

Hydrothermal Synthesis of Ordered Mesoporous Silicas with Extraordinarily Ultra-low Dielectric Constants

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