模板法制备三维有序大孔CeO2

以聚苯乙烯微球(polystyrene microsphere)高速离心组装的胶体晶体为模板,以Ce(NO3)3·6H2O与柠檬酸的螯合物填充模板,经热转化后合成了3DOM CeO2.TG-DTA分析表明加入柠檬酸可提高硝酸铈的热稳定性,规避其低熔点对形成3DOM结构的不利因素.通过SEM观察,制备的3DOM材料大孔六方有序,排列紧凑,孔径250 nm,收缩率约16%.大孔之间由小窗口连通,构成三维交联的孔道体系.XRD测试显示,材料由CeO2的立方晶粒组成,粒径11 nm.     

硝酸盐制备三维有序大孔金属氧化物材料研究

用硝酸盐、柠檬酸和乙醇/水按一定摩尔比配置成前驱物溶液, 采用胶晶模板法, 制备了三维有序大孔金属氧化物材料: Al₂O₃, CeO₂, Cr₂O₃, NiO, MgO, In₂O₃, CeO₂/Al₂O₃, Cr₂O₃/Al₂O₃和NiO/Al₂O₃. SEM观察表明, 材料中大孔有序排列, 大孔间由小孔相连, 形成三维规则的笼状网络结构. XRD和TEM测试表明, 大孔孔壁由具有纳米尺寸的金属氧化物粒子组成. 实验表明, 加入乙醇、柠檬酸, 提高溶液对胶球润湿性, 改善溶液渗透能力, 避免粒子团聚, 有利于有序大孔结构的形成. 这一研究表明, 根据硝酸盐的物理化学性质, 调整溶液组成, 选择合适的热处理温度, 能得到大孔排列有序、三维规整性好的大孔结构材料. 此法具有原料易得, 操作简单的特点, 是3DOM材料的一种新型高效制备路线.     

胶晶模板法制备3DOM尖晶石型LiMn2O4及表征

通过乳液聚合获得粒径为280 nm左右的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球, 从其母液中离心沉降制得胶晶模板. 将LiNO3, Mn(Ac)2·4H2O和柠檬酸按摩尔比1∶2∶2配成前驱物的醇水混合溶液, 填充于PMMA胶晶模板间隙中, 经干燥和焙烧氧化成孔制得了三维有序大孔(3DOM)锂锰氧化物. 实验结果表明, 当n(Li)/n(Mn)=0.6, 前驱液浓度在0.6~1.0 mol/L之间和升温速率为2 ℃/min时, 分别在300与600 ℃下两段恒温焙烧2~3 h有利于目标产物的形成. SEM测试结果表明, PMMA胶晶模板和3DOM锂锰氧化物均为面心立方紧密堆积, 排列规则有序, 大孔直径在200~240 nm之间, 孔壁厚度在30~45 nm之间. 产物经XRD晶相测定和EDTA, KMnO4滴定分析确证为正尖晶石型LiMn2O4.     

含有氨基酸基Schiff碱配体的锌、镍配合物的合成、结构及热分解动力学研究

合成了2种含有水杨醛氨基乙酸类(Schiff碱)配体的配合物: (C9H7NO3)Zn(C3H4N2)2(1)和(C9H7NO3)Ni(C3H4N2)2(C4H5N2O)•CH3OH•0.5H2O(2), 其中配合物(1)能够在激发波长为260 nm的条件下发出很强的蓝光.     

规整Mn-Zn-Mg-Al-CO3四元LDHs层状材料的水热合成、结构及性能

以Mn(NO3)2.6H2O、Zn(NO3)2.6H2O、Mg(NO3)2.6H2O和Al(NO3)3.9H2O为原料,采用水热合成法,一步合成了Mn-Zn-Mg-Al-CO3四元LDHs层状材料。采用ICP、元素分析仪、XRD、FTIR、TG-DSC、SEM、低温氮吸附-脱附等对样品进行了表征。探讨了pH值、反应温度、反应时间和原料配比对Mn-Zn-Mg-Al-CO3四元LDHs层状材料合成的影响。结果表明,在pH=10、反应温度控制在140℃、反应时间为24 h的条件下,可以合成出结构规整、晶形良好、各层间排列紧密有序的含不同比例金属阳离子的Mn-Zn-Mg-Al-CO3四元LDHs层状材料。其吸附等温线符合V型吸附,H3滞后环,晶体内层间存在2 nm以上的孔,晶体内部结构的有序性高,层间碳酸根离子的排列整齐,通道内孔密度大、孔径小、比表面积大。     

水解聚合铝溶液中Al5和Al9的制备及初步表征

以相图理论为指导,采用铝粉、水合氯化铝和水为原料,创造氯化铝不断水解的条件,通过调整反应温度、原料配比及溶液碱化度,经蒸发、结晶制成了铝盐水解聚合产物中的两种中间产物：水合氯化五聚铝AlCl3•4Al(OH)3•7.5H2O和水合氯化九聚铝2AlCl3•7Al(OH)3•18H2O,分别采用粉末XRD物相分析、化学分析和IR对其进行了表征.以化学分析为主要监测手段,对AlCl3•4Al(OH)3•7.5H2O和2AlCl3•7Al(OH)3•18H2O形态过程进行了研究,结果表明,温度对于产物的行成及性能有很大的影响,并且反应随温度的变化基本上是一个可逆的过程,同时,实验表明 75℃为AlCl3•4Al(OH)3•7.5H2O和2AlCl3•7Al(OH)3•18H2O析出的最佳温度,该温度下产物的产率较高且结晶状态良好.     

硝酸盐热分解法制备四硼酸铝钇微米粉体

以Al(NO3)3·9H2O, Y(NO3)3·6H2O和B2O3为原料,采用硝酸盐热分解法合成YAl3(BO3)4(YAB)微米粉体,分析了原料的配比及反应温度等影响材料合成的主要参数. 分别采用DTA-TG,XRD和SEM等手段分析了不同温度下焙烧所得粉体的物相、形貌以及前驱体热分解特性. 结果表明,当B2O3的用量为化学计量比的120%时,在1100 ℃保温3 h可以合成纯的YAB微米粉体. 在该反应过程中,首先形成中间相Al4B2O9,YBO3和Y3Al5O12,而最终形成单一的YAB相. 合成的晶粒尺寸比较均匀,平均粒径为120 nm.     

模板法制备的有序介孔Co3O4的电化学电容行为

以介孔硅作为模板合成有序的介孔Co3O4, 在6 mol/L KOH电解液里进行电化学性能的测试. 结果表明具有有序介孔结构的Co3O4, 其比容量可以达到250 F/g, 大约为在550 ℃下直接煅烧Co(NO3)•6H2O所得的Co3O4容量的4倍. 其外该材料还表现出良好的倍率特性, 这一现象可归因于有序的介孔结构增大了有效的反应表面积, 同时有利于离子在其中传递.     

三维有序大孔SiW12/SiO2杂化材料的制备及表征

 用自然沉降法组装成规则排列的聚苯乙烯胶晶,并以此作为模板剂,用Keggin结构的杂多酸SiW12和正硅酸乙酯组成溶胶作为先驱物,成功制备了三维有序大孔(3DOM)SiW12/SiO2杂化材料. XRD和IR等测试结果表明,所得样品中的杂多酸SiW12能够保持其Keggin结构,SEM观察显示,样品具有三维大孔规则排列的结构. 研究发现,溶胶组成对杂化材料的3DOM结构影响很大,纯SiW12难以形成3DOM结构,随着SiO2含量的增加,样品的孔结构三维规整性和强度明显增强,而且引入SiO2可有效提高杂多酸的热稳定性.     

三维有序大孔α-Fe2O3的制备及电化学性能研究

通过聚苯乙烯(PS)胶晶模板法合成了三维有序大孔(3DOM) α-Fe2O3, 运用扫描电镜、热重分析、X射线衍射、电化学充放电等多种方法对其结构和性能进行了表征和研究. SEM表明PS 胶晶模板和3DOM α-Fe2O3呈周期性排列. 合成的3DOM α-Fe2O3为三维有序多孔网状结构, 具有球型和六边形的孔隙形貌, 其孔径大小约为(115±10) nm; 孔壁由α-Fe2O3纳米晶粒组成, 壁厚为20～30 nm. XRD图谱表明经过煅烧除去模板后, 形成了纯α-Fe2O3相. 当3DOM α-Fe2O3作为锂离子电池负极材料时, 首次放电充电容量分别高达1880和1130 mAh•g－1, 20次循环后可逆容量依然高达631 mAh•g－1, 库仑效率大于90%.     

三维有序大孔尖晶石型Li1.6Mn1.6O4的制备及锂离子筛吸附特性

用LiNO3、Mn(Ac)2•4H2O和柠檬酸的混合溶液填充聚甲基丙烯酸甲酯胶体晶体模板, 在空气中氧化焙烧, 制备出三维有序大孔尖晶石型锂锰氧化物Li1.6Mn1.6O4. 前驱体经过0.1 mol/L盐酸脱锂后获得相应的三维有序大孔锂离子筛, 其大孔直径和孔壁厚度分别为240 nm和50 nm左右. XRD测试结果表明, Li1.6Mn1.6O4、锂离子筛和吸锂后的样品均保持尖晶石结构. 三维有序大孔材料呈现彼此连通的孔道空间, 缩短了Li+的平衡吸附时间, 前驱体脱锂率在80 ℃时达到95%, 而锰的溶损率在低于60 ℃时小于2.5%. 溶液温度对Li+的交换能力影响很大, 升高温度, Li+与H+的可逆交换程度增大, Li+的最大吸附容量为56.7 mg/g, 但处于锰16d八面体缺陷位置的氢难于被交换. pH滴定和分配系数(Kd)分析表明, 该固体酸在Li+, Na+和K+共存溶液中对Li+的吸附具有较高的选择性.     

3-D ordered macroporous cuprous oxide: Fabrication, optical, and photoelectrochemical properties

Cuprous oxide 3-D ordered macroporous material was constructed by electrochemical deposition using a polystyrene colloidal crystal as template. The highly ordered macroporous structure with a hexagonal array can be extended over hundreds of square micrometers. The photonic stop bands of both the PS colloidal crystal and Cu2O 3DOM were found. Due to the highly ordered porous structure, the optical absorption and the charge carrier transportation are better in Cu2O 3DOM than in bulk Cu2O, which makes the reduction of oxygen faster on Cu2O 3DOM than on bulk Cu2O under visible light illumination. The higher photocurrent efficiency under visible light illumination makes the 3DOM Cu2O more suitable for solar applications.     

W-Fe-MgO催化分解CH4制备单壁碳纳米管

使用“柠檬酸法”制备了一系列较高比表面的W-Fe-MgO催化剂,在较易放大的流化床反应器中,1 100 ℃ H2气流中分解CH4,制得SWCNTs管束,单管直径在1～3 nm,最高碳产率36 mg/100 mg催化剂.经TEM、微区Raman、程序升温氧化(TPO)测量表明,产物中无定形碳、MWCNTs均较少,为纯度较高、缺陷较少的SWCNTs.从EDAX结果并参考W-Fe相图推测SWCNTs生长的催化剂活性相可能为W、Fe的金属间化合物或富Fe的固溶体.     

超分子化合物[H3N(CH2)3NH3]•[Pb2(SIP)2]•6H2O的水热合成与表征

在水热条件下, 用NaH2SIP与Pb(Ⅱ)盐, 以1,3-丙二胺(1,3-PDA)作为结构导向剂进行反应, 得到化合物[H3N(CH2)3NH3]•[Pb2(SIP)2]•6H2O(1). 同时采用单晶X射线衍射、X射线粉末衍射、元素分析、红外光谱和荧光光谱对化合物1进行了表征.     

复合模板剂下有序介孔TiO2的制备研究

在复合模板剂聚氧乙烯十二烷基醚(Brij35）和聚乙二醇（PEG)下，制备出有序介孔TiO2.用XRD、HRTEM、SEM、FT-IR和N2吸附脱附等方法进行表征；并通过对反应过程中电导率和粘度的连续监测，分析有序介孔TiO2形成过程.研究表明,介孔TiO2为规整的六方排列结构，在低于400 ℃焙烧，有序结构稳定性高，比表面积达252 m2•g－1，孔径3.4 nm，晶型为锐钛矿；经500 ℃焙烧，有序介孔结构破坏，并开始出现金红石型晶相.有序介孔TiO2形成过程是基于在高极性介质中非极性的碳氢链聚集成为胶束，同时钛酸丁酯（TBOT）在已形成的胶束上聚集，在酸作用下不断水解缩聚而形成有序介孔结构，有效控制水解和聚合过程是控制介孔材料结构形成的关键.     

有序多级孔N/Nd/TiO_2的制备及其在可见光下催化降解甲基橙的性能

以聚苯乙烯为胶晶模板,采用溶胶-凝胶法制备了有序多级孔N/Nd/TiO_2(1),其结构和形貌经SEM,XRD,XPS和N2吸附-脱附表征。研究了1在可见光下催化降解甲基橙的性能。结果表明:1为有序大孔/介孔多级结构,大孔孔道/介孔孔窗呈相互通透三维有序结构,大孔孔道内径约230 nm,介孔孔窗约30 nm,比表面积为125.50 m~2·g~(-1),比孔容为1.124 5 cm~3·g~(-1)。1催化甲基橙的脱色率为42.76%。     

氧氯化锆直接热分解制备三维有序大孔氧化锆

以聚苯乙烯微球胶晶为模板, 氧氯化锆的甲醇溶液为前驱物, 通过直接热分解的方法制备了三维有序大孔氧化锆(3DOM-ZrO2); 利用SEM、TEM、EDS和BET等技术对其进行了表征, 并探讨了实验条件对大孔结构与形态的影响. 结果表明, 过低或过高的氧氯化锆浓度都不利于形成长程有序的三维大孔结构; 增加填充次数只有在较高的氧氯化锆浓度下才能有效增加填充量; 合适的焙烧温度在600-700 ℃之间; BET分析表明3DOM-ZrO2孔壁具有非多孔结构, 与TEM观察结果非常一致.