胶体晶体模板法制备三维有序大孔复合氧化物

胶体晶体模板法是制备三维有序大孔（3DOM）复合氧化物材料的有效方法。制备过程一般包括3个步骤：首先,将单分散微球堆积成三维有序排列的胶体晶体;其次,将液态前驱体填充到胶体晶体的间隙,并在原位转化为固体骨架;最后,将微球去除,在原来微球间的空隙位置得到固体骨架,原来微球占据的位置则成为相互连接的孔穴。其中,胶体晶体模板的组装、前驱体的填充以及模板的去除都是制备3DOM复合氧化物的关键影响因素。本文针对这几个控制因素对胶体晶体模板法制备3DOM复合氧化物的影响进行了概述,并对孔结构的表征以及材料在催化和电极材料等方面的应用作了简单介绍。     

胶粒晶体模板法制备三维有序大孔材料

使用胶粒模板法制备三维有序大孔材料（three-dimensional ordered macroporous material,3DOM）是一个快速发展的领域。本文综述了3DOM的合成技术,包括各种填充模板的方法、模板的去除方法以及它们在光子晶体、催化材料、生物传感器以及医学等方面的应用前景。     

模板技术制备有序大孔含硅聚酰亚胺薄膜

以二氧化硅胶体晶体为模板,将由含硅的芳香二酐单体与芳香二胺单体在N,N-二甲基乙酰胺溶液中进行共聚得到的聚酰胺酸填入模板的空隙,经热环化,得到了二氧化硅／含硅聚酰亚胺复合物,再用氢氟酸除去二氧化硅模板,制备出了有序大孔含硅聚酰亚胺薄膜,通过扫描电子显微镜和紫外-可见光分光光度计对样品进行了表征．研究表明,所制备的含硅聚酰亚胺多孔薄膜,孔大小均匀、无收缩,在空间排布高度有序,其有序结构与模板中二氧化硅微球自组装方式完全相同,并且大孔之间由小孔互相连通．由于大孔的周期性排列,制备的薄膜表现出较好的光学特性．含硅聚酰亚胺兼具聚酰亚胺和有机硅树脂的优良性能,使制备的有序大孔薄膜在光电器件、催化、吸附、生物材料等方面具有十分重要的应用价值．     

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.     

真空辅助硬模板法制备三维有序介孔氧化钕

以介孔氧化硅KIT-6为硬模板,硝酸钕为金属源,分别在搅拌条件和真空条件下制备具有三维介孔结构的立方多晶氧化钕。采用XRD、TEM和氮气吸附-脱附技术对所得样品进行表征。结果表明,在真空辅助条件下制备所得的氧化钕较在搅拌条件下制备得到的氧化钕具有更规则的三维有序介孔结构,两者的比表面积分别为117和84 m.2g-1。     

简易模板法制备有序介孔碳

通过一种简易的模板法制备了有序介孔碳,即硅/P123三嵌段共聚物复合物经硫酸处理后,再加入蔗糖碳源经碳化和除硅处理合成出有序介孔碳。该方法与传统硬模板相比,其合成工序简单,成本更低;与其他简化合成方法相比,避免了由碳源不足而造成的介孔碳有序性低的缺点。通过小角XRD、N2吸脱附和HRTEM对样品及其中间过程进行了表征。结果表明,自晶化过程后,样品在合成的各个时期均保持着有序的介孔结构,当蔗糖添加量为1.5g时合成出的介孔碳材料有序性最高,比表面积和孔容也最高,分别为1261m2·g-1,1.03cm3·g-1。     

三维有序大孔钙钛矿 LaFeO3 催化剂的制备及其催化炭黑颗粒燃烧性能

 采用水油两相双引发剂的无皂乳液聚合法制备了羧基改性的聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA) 聚合物微球, 并以此为模板, 采用胶体晶体模板法制备了三维有序大孔 (3DOM) 钙钛矿 LaFeO3 催化剂. 同时采用柠檬酸络合燃烧法制备了纳米钙钛矿 LaFeO3 催化剂. 通过傅里叶红外光谱、扫描电镜、X 射线衍射和激光粒度仪等方法对样品进行了表征. 采用程序升温氧化反应评价了催化剂对模拟柴油机炭黑颗粒催化燃烧的活性. 结果表明, 制备的羧基改性 PMMA 聚合物微球固含量约为 10%, 表面羧基含量约为 3 mmol/g. 微球粒径分布均匀, 且可通过调节反应条件得到不同的粒径, 可控范围在 300~700 nm. 所制得的 3DOM 钙钛矿 LaFeO3 催化剂以六方有序的方式排列, 其孔径及孔径收缩率分别为 300 nm 和 32%, 大孔孔壁平均厚度约 50 nm. 该催化剂对炭黑颗粒催化燃烧的 T10, T50, T90 和 SmCO2 分别为 340, 412, 458 oC 和 99.8%, 性能优于纳米 LaFeO3 催化剂.     

聚苯乙烯胶晶膜及三维有序大孔SiO2膜的制备及表征

采用垂直沉积法组装了三维聚苯乙烯胶晶膜,并用其为模板制备了三维有序大孔（3DOM）SiO2膜．SEM观察表明,制备的胶晶膜和3DOMSiO2膜具有fcc结构,有序性很好．考察乳液浓度对胶晶膜结构的影响表明,浓度越高,胶晶膜越厚,有序性也越高,膜在30层内都能很好的粘附在载玻片上．通过调整前驱物溶液的浓度和滴加方式,可得到表面为球形或孔状的3DOM SiO2膜．     

双模板法制备具有介孔孔壁的三维有序大孔二氧化铈及其改善的低温还原性能

以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为硬模板,三嵌段共聚物F127、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)或聚乙二醇(PEG)为软模板剂(表面活性剂),柠檬酸为络合剂,硝酸铈为金属前驱体,采用双模板法成功地合成出具有介孔孔壁的三维有序大孔(3DOM)结构的立方相CeO2样品CeO2-F127,CeO2-CTAB和CeO2-PEG,...     

有序大孔TiO2的制备

聚苯乙烯;模板剂法;溶胶-凝胶法;有序大孔TiO2的制备     

Fabrication of Ordered Macroporous CdS and ZnS by Colloidal Crystal Template

Ordered macroporous semiconductors CdS and ZnS with regular arrays of spherical pores have been fabricated by poly (styrene-acrylic) (PSA) colloidal crystal template. It was found that the exact three-dimensional (3D) structure of the template had been imprinted in the final material.     

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.     

有序大孔材料的制备及其应用

本文综述了近年来有序大孔材料的制备及应用.有序大孔材料的制备方法有胶态晶体模板法、生物模板法及其它模板法,重点阐述了用胶态晶体为模板制备有序大孔材料,如大孔金属、大孔无机氧化物、大孔碳、大孔半导体、大孔无机盐、大孔碳/无机氧化物复合物和大孔有机聚合物.用胶态晶体为模板制备有序大孔材料在催化、吸附、分离、传感器、光子晶体和声学等领域有潜在的应用.     

介孔二氧化钛的非有机模板剂法合成

 采用硫酸钛水解法在不使用有机模板剂的条件下合成了高热稳定的锐钛矿型介孔TiO2. 以工业硫酸钛溶液为原料,经两步水解得到介孔结构的偏钛酸, 500 ℃下焙烧后得到比表面积为202.2 m2/g、 平均孔径为2.8 nm并具有超强酸特性的介孔TiO2. 使用X射线衍射、 N2吸附、扫描电镜、 X射线能谱和红外光谱对该样品进行了表征,初步讨论了介孔的形成机理. 吸附在偏钛酸孔壁上的硫酸分子和孔壁上的自由羟基键合,起到了孔结构的导向作用及支撑作用.     

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.     

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.