漂浮法制备SiO2有序大孔材料

用漂浮组装方法以亚微米尺度单分散的聚苯乙烯(PS)微球作为模板, 在悬浮液气-液界面处组装PS模板微球与纳米级胶体颗粒, 形成二元胶体颗粒共混物, 再去除模板得到有序大孔材料.     

颗粒模板法制备大孔Al2O3材料

采用颗粒模板法制备了大孔氧化铝(Al2O3)材料. 扫描电子显微镜(SEM)结果显示, 大孔Al2O3结构中的大孔呈“囊泡状”且孔道的贯通性较差. Zeta电位测量表明, 共沉积条件下聚苯乙烯(PS)和Al2O3两种胶体颗粒带有相反的电荷, 在静电引力作用下先发生了吸附, 再沉积在一起. 吸附在PS微球表面的Al2O3纳米颗粒形成的吸附层是导致大孔呈“囊泡状”和孔道不贯通的主要原因. 采用聚二烯丙基二甲基氯化铵(PD)溶液对PS胶体微球带电性质进行了改性, PS微球的Zeta电位由−44.36 mV变成了+37.41 mV, 进而消除了沉积过程中二元颗粒间的吸附现象. 扫描电子显微镜显示, 大孔样品中“囊泡状”大孔消失, 同时孔道贯通性得到改善.     

Y2O3和Nd2O3介孔薄膜的制备与表征

以聚乙烯合丁烯-嵌-聚氧乙烯嵌段共聚物(PHB-PEO)作模板, 采用蒸发诱导自组装方法, 分别制备了Y2O3和Nd2O3介孔薄膜. 用小角、广角X射线衍射和透射电子显微镜对薄膜样品在不同的热处理阶段进行了表征. 结果表明, 所制备的Y2O3和Nd2O3薄膜样品呈现一种大孔径(平均孔径分别约为11.5和12.5 nm)、有序的立方扭曲球形孔排列、稳定于450 ℃并具有部分晶态孔壁结构的介孔薄膜材料.     

掺杂TiO2介孔材料的合成与表征

基于溶胶-凝胶过程, 以非表面活性剂有机小分子三乙醇胺为模板剂, 合成了TiO2及Fe3+/V5+-TiO2介孔材料. 利用XRD, TEM, BET, UV-Vis DRS等手段表征了材料的结构、形貌、比表面积、孔径分布及吸光性能. 研究结果表明, 用乙醇萃取法脱除模板剂可形成具有蠕虫状孔道结构的TiO2介孔材料, 而利用焙烧法在450 ℃脱除模板剂时可引起孔道的塌陷. 掺杂Fe3+或V5+可稳定材料的介孔结构, 适宜的掺杂摩尔分数为0.5％. 于450 ℃下焙烧后, 掺杂Fe3+/V5+的TiO2的平均孔径分别为10.5和9.6 nm, 比表面积分别达到103.59和90.80 m2/g. 相对于P25光催化剂, 掺杂Fe3+或V5+的TiO2吸光带边红移至可见光区, 说明掺杂离子在此合成过程中可有效地进入TiO2的晶格结构而引起其微观电子结构的改变.     

以TiO2多孔微球为载体的CuO/TiO2催化剂的制备、表征及CO氧化催化性能

利用高分子反相悬浮聚合技术结合溶胶-凝胶法制备了纳米TiO2晶粒组成的多孔微球. 以TiO2多孔微球为载体, 利用浸渍法制备了CuO/TiO2催化剂, 用示差扫描量热法、热重分析、X 射线衍射和X射线光电子能谱(XPS)对TiO2多孔微球和催化剂进行了表征, 并对其进行了CO催化氧化性能的评价. 结果表明, 于500 ℃焙烧的TiO2多孔微球基本为锐钛矿型结构, 其粒径为19.5 nm. XPS结果表明, 催化剂中载体和活性组分存在相互作用, Cu除了以Cu2+的形式存在外, 还以部分Cu+和Cu0的形式存在. CO催化氧化研究结果表明, 催化剂的催化活性与浸渍液的浓度和催化剂的焙烧温度有关. 用0.5 mol/L Cu(NO3)2·3H2O溶液浸渍得到的催化剂和于200 ℃焙烧得到的催化剂具有较好的催化活性.     

掺杂Mn对CeO2-ZrO2-Al2O3材料性质的影响

采用共沉淀法制备了一系列Mn掺杂摩尔分数为0～5%的CeO2-ZrO2-Al2O3(CZA)复合氧化物, 并采用BET, OSC, XRD, XPS, H2-TPR等方法对所制备的材料进行了表征. 结果表明, 所制备的材料均形成了稳定的CZA固溶体, 尤其是Mn掺杂0.5%的材料在600和1000 ℃焙烧后均表现出最好的织构性能. OSC和H2-TPR的结果表明, Mn掺杂量≤1%时, 氧在材料中的体相移动是材料储氧和被还原的速控步骤, 并且Mn的掺杂量为0.2%时, 储氧量最大, 材料的还原温度也最低; Mn掺杂量>1%时, Mn物种对材料储氧和被还原的作用显著. XPS结果表明, Mn在焙烧过程中会迁移向表面, 结合H2-TPR结果可知, 新鲜样品表面的MnOx物种主要为Mn2O3, 而老化样品主要为Mn3O4.     

等离子体协同CuO/TiO2-γ-Al2O3催化CH4脱除NO

对合成的12%CuO/15%TiO2/γ-Al2O3催化剂进行了BET和XRD表征, 并结合等离子体与催化协同脱除NO的反应装置, 考察了单一等离子体、单一催化剂以及等离子体与催化协同脱除NO+CH4+O2的反应结果, 研究了上述三种条件下NO和CH4的转化率. BET表征结果表明, 15%TiO2/γ-Al2O3的孔径分布在微孔和介孔之间; XRD结果表明, 催化剂表面有CuO晶相; 反应活性数据表明, 单一等离子体存在时, NO和CH4的转化率随着等离子体的输入功率增大而逐渐增加, 反应体系引入体积分数为2.5%的O2气促进了NO和CH4的转化; 使用单一催化剂时, NO和CH4的转化率随温度升高而分别增大至30%和20%. 同时NO转化率随O2气浓度的增加先增加后降低, CH4随O2气浓度的增加转化率逐渐增大; 等离子体与催化剂协同作用NO+CH4+O2反应中, NO和CH4的转化率随O2气浓度的增加与只有催化剂存在条件下的变化趋势一致, 但是增大了NO的低温转化率, 同时CH4的转化率提高到了90%.     

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.     

以Fe2O3为原料制备LiFePO4/C复合材料及其性能研究

以Fe2O3为铁源原料, 利用热还原法成功地制备了LiFePO4/C复合材料. 用XRD以及SEM对材料的晶体结构以及表面形貌进行了表征. 通过循环伏安和充放电测试研究了材料的电化学性能. 研究结果表明， 于700 ℃下制备的LiFePO4/C复合材料在0.1C的倍率下可以得到放电容量144.8 mA·h/g, 在循环160次后, 容量仍保持在141.4 mA·h/g. 这种以廉价的Fe2O3代替目前常用的二价铁盐原料方法, 具有减少LiFePO4合成成本的优点.     

三维有序大孔杂化材料3DOM PW11Ni-APS-TiO2紫外光催化降解罗丹明B

采用甲醇法制备三维有序大孔结构(3DOM)TiO2,再经过有机胺(EtO)3Si(CH2)3NH2(APS)功能化修饰后,通过自组装技术将取代型杂多酸盐K5[Ni(H2O)PW11O39](PW11Ni)与其负载,从而制备了三维有序大孔取代型多金属氧酸盐-有机胺-TiO2杂化催化剂3DOM PW11Ni-APS-TiO2。通过FT-IR,ICP-AES,XRD,UV-Vis/DRS, XPS和SEM等测试手段对其组成、结构和形貌等进行了表征,结果表明,通过自组装技术将APS功能化修饰的3DOM TiO2与杂多酸盐PW11Ni负载后,该杂多酸盐PW11Ni通过Ni-N配位键与3DOM TiO2键合。同时,所制备的3DOM PW11Ni-APS-TiO2具有TiO2锐钛矿结构,且该合成产物由于模板剂聚苯乙烯(PS)胶球的作用呈现着规则、有序和开放性的三维有序大孔结构,其通透性的孔结构十分有利于反应过程中反应物和产物分子的扩散。紫外光催化降解罗丹明B实验结果表明,3DOM PW11Ni-APS-TiO2的紫外光催化降解活性明显高于直接光解和其他对比体系。     

三维有序大孔Al2O3制备的新方法及表征

以聚苯乙烯胶晶为模板,用Al(NO3)3•9H2O为前驱物,使用柠檬酸为配体,成功地制备了孔径为250～350 nm的三维有序大孔Al2O3材料.SEM观察表明,所得大孔材料孔结构规则排列,孔与孔之间通过小孔相连,形成了一个三维有序排列的蜂窝状结构.实验发现,以Al(NO3)3•9H2O为前驱物,加入柠檬酸可以防止团聚粒子的产生,有利于三维有序结构的形成.前驱物浓度在0.5～0.8 mol•L－1范围内均能得到较好的三维有序大孔结构.在1 100 ℃焙烧2 h后,Al2O3大孔材料仍能保持完整的规则孔结构特征,表现出较高的热稳定性.     

Ceramic encapsulated latex composites

This work reports the encapsulation of latex particles in Al2O3-polystyrene (PS) composite films. These films were prepared from PS particles in Al2O3 dispersion at room temperature in various latex contents. Composite films were annealed at elevated temperatures in 10 min time interval above the glass transition temperature (Tg) of polystyrene. Transmitted photon intensities, I(tr) were monitored after each annealing step. AFM micrographs were also used to observe the physical changes of the composite films during annealing. It was observed that latex particles are encapsulated above a critical Al2O3 content of 33 wt% which corresponds to the critical occupation probability of p(c) = 0.33 at which the film obey the site-percolation model with a critical exponent of 0.45. Below p(c), it was seen that complete latex film formation process took place, where transparency of the film was increased by annealing.     

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.     

Study on preparation and fluorescence characteristic of the (Alqx)/Al2O3 nano colloids

Alumina 8-hydroxyquinoline complexes (Alqx)/Al2O3 nano colloids have been successfully prepared by focused, pulsed laser ablation at the interface of solid Al2O3 and a flowing liquid containing 8-hydroxyquinoline (Q) and one of two polymers (polystyrene, PS, and polymethyl methacrylate, PMMA). Three factors influenced the luminescence of the (Alqx)/Al2O3 nano colloids. The first factor was whether the 8-hydroxyquinoline was added before or after laser ablation. The second factor was if the reaction medium consisted of (1) Q dissolved in ethanol, (2) Q dissolved in cyclohexane containing PS, or (3) Q dissolved in ethyl acetate containing PMMA. The third factor affecting luminescence was the age of the colloids. The (Alqx)/Al2O3 nano colloid product was characterized by transmission electron microscopy (TEM), ultraviolet visible spectroscopy (UV-vis), X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and fluorescence spectroscopy. The product from all three-reaction media luminesced when irradiated with ultraviolet light. The product formed in cyclohexane containing PS gave the greatest luminescence, followed by the product formed in ethanol, and the product formed in ethyl acetate containing PMMA gave the smallest luminescence. The luminescence mechanism is similar to that of Alq3.     

空心球形In2O3/ZrO2-TiO2纳米复合材料多模式光催化

本文以聚苯乙烯(PS)胶球为模板,通过一步水浴法结合煅烧后处理制备了不同比例的In_2O_3/ZrO_2-TiO_2空心球状复合材料(简写为In_2O_3/ZrO_2-TiO_2-H)。通过X-射线衍射、扫描电镜、X-射线光电子能谱、紫外-可见漫反射吸收光谱和氮气吸附-脱附等测试手段对该系列复合材料的结构、组成和形貌进行了表征。结果表明,In_2O_3/ZrO_2-TiO_2复合材料经PS模板处理后呈现空心球状结构,球壁由纳米粒子堆积而成。将In_2O_3与ZrO_2-TiO_2复合后其光吸收性能呈现了一定的红移现象,且In_2O_3/ZrO_2-TiO_2-H(1∶4)的比表面积较大(66.92m~2·g~(-1))。同时,为了考察该复合材料的光催化性能,在多模式光催化条件下对甲基橙的降解情况进行了研究。结果表明,In_2O_3/ZrO_2-TiO_2-H(1∶4)表现出较好的光催化性能,其光催化活性高于P25、ZrO_2、In_2O_3/ZrO_2-TiO_2及其他体积比的In_2O_3/ZrO_2-TiO_2-H。     

以脱脂棉为模板制备高比表面积Al2O3-MgO固体酸碱双功能材料

以脱脂棉为模板,以四水乙酸镁和九水硝酸铝为前驱物,采用外模板法制备了一系列Al2O3-MgO混合氧化物,并用X射线衍射、扫描电镜、低温N2吸附等手段对其进行了表征.结果表明,所制样品显示出棉纤维的生物形态,且具有较高的比表面积(可达206 m2/g).Mg含量较低时Al2O3-MgO混合氧化物为无定形结构,当Mg/Al...     

In2O3/ZrO2-TiO2空心球复合材料的制备与光解水制氢性能

以聚苯乙烯(PS)胶球为模板,通过一步法结合煅烧后处理制备了空心球复合材料In2O3/Zr O2-Ti O2.采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS)和氮气吸附-脱附等测试手段对复合材料的结构、组成和形貌进行了表征.结果表明,In2O3/Zr O2-Ti O2复合材料的晶型结构以锐钛矿型Ti O2为主,同时存在少量含有Ti—O—Zr键的混合氧化物.该复合材料经聚苯乙烯模板处理后呈现空心球状结构,球壁由纳米粒子堆积而成.In2O3/Zr O2-Ti O2空心球复合材料的比表面积较大(66.92 m2/g),且In2O3与Zr O2-Ti O2复合后光吸收发生了红移.对该复合材料光解水制氢性能的研究结果表明,空心球状In2O3/Zr O2-Ti O2具有较好的产氢效果(56.7μmol/g,8 h),明显高于P25、Zr O2、空心球状Zr O2-Ti O2及粉末状In2O3/Zr O2-Ti O2.     

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%.