酵母菌模板法制备CeO2空心微球及其光催化性能

以酵母菌为生物模板辅助沉淀法制备了CeO₂空心微球。采用傅里叶转换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和氮气吸附-脱附等对样品进行了表征,结果表明,在600 ℃煅烧后得到了CeO₂空心微球,其形态与酵母菌一致为椭球体,球壳是由大小约为25 nm的CeO₂纳米颗粒组成,比表面积为22 m²·g^-1,远大于未用模板制备的CeO₂微粒的比表面积。通过紫外-可见漫反射测定,得到CeO₂空心微球的禁带宽度为3.03 eV,相比于相同条件下合成的无模板CeO₂禁带宽度(3.42 eV)明显减小。室温下用模拟太阳光照射降解酸性橙7(AO 7)对样品的光催化性能进行了测试,结果表明,在照射120 min之后降解率能达到96%以上,降解效果明显高于未使用模板的CeO₂微粒。对CeO₂空心微球的形成机理进行了分析。     

酵母菌模板法制备CeO2空心微球及其光催化性能

以酵母菌为生物模板辅助沉淀法制备了Ce O2空心微球。采用傅里叶转换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和氮气吸附-脱附等对样品进行了表征,结果表明,在600℃煅烧后得到了Ce O2空心微球,其形态与酵母菌一致为椭球体,球壳是由大小约为25 nm的Ce O2纳米颗粒组成,比表面积为22 m2·g-1,远大于未用模板制备的Ce O2微粒的比表面积。通过紫外-可见漫反射测定,得到Ce O2空心微球的禁带宽度为3.03 e V,相比于相同条件下合成的无模板Ce O2禁带宽度(3.42 e V)明显减小。室温下用模拟太阳光照射降解酸性橙7(AO 7)对样品的光催化性能进行了测试,结果表明,在照射120 min之后降解率能达到96%以上,降解效果明显高于未使用模板的Ce O2微粒。对Ce O2空心微球的形成机理进行了分析。     

准气相反应法中煅烧温度对ZrO2微球结构特性的影响

采用新颖的准气相反应法,合成出了球形度好、表面光滑的ZrO2微球.通过对产物的SEM,TEM和XRD表征,研究了煅烧温度对ZrO2球结构特性的影响.结果表明经600～800℃煅烧后,生长完好的ZrO2球,其显微结构为均匀多孔结构,纳米晶粒呈花生样的长条形状;ZrO2球的相由主要的立方相和少量的四方相组成.     

磁性SiO2/PSt中空复合微球的细乳液法制备及表征

采用双原位细乳液聚合工艺,将疏水改性的磁性纳米粒子(MNP)加入到细乳液反应体系的油相中,利用增长的聚合物和单体TEOS之间的相分离原理,实现了聚合物的生成和TEOS的水解缩合同步进行,一步获得了磁性SiO2/PSt中空复合微球.通过红外光谱(FTIR)、透射电镜(TEM)、热重差热分析(TGA/DSC)和振动磁强计(VSM)对中空复合微球进行了表征.结果表明,制备的SiO2/PSt中空复合微球的尺寸范围为300～600 nm,当加入磁性纳米粒子后,得到的磁性SiO2/PSt中空微球保持了原来的中空结构,中空复合微球内腔的大小可以通过改变单体TEOS的加入量来控制.SiO2/PSt中空微球对磁性纳米粒子的包封率达到了86%.磁性SiO2/PSt中空复合微球具有超顺磁性,饱和磁强度值为14.7 emu/g.     

碳微球模板制备LaMnO3及其电化学性能研究

以葡萄糖为碳源采用水热法制备出碳微球,再将其作为模板剂,柠檬酸作为络合剂,去离子水和乙醇作为溶剂,经混合搅拌、沉淀和去除模板剂等步骤,由La(NO₃)₃·6H₂O和Mn(NO₃)₂制备LaMnO₃。采用粉末X射线衍射、场发射扫描电镜、N₂吸附-脱附等对LaMnO₃进行表征分析,并对其电化学性能进行了测试。结果表明,碳微球模板可制备出层状多孔结构的LaMnO₃,其具有良好的氧还原反应(ORR)和析氧反应(OER)催化活性,比表面积为26m²/g,将其制备成铝-空气电池空气电极催化剂,在电流密度20mA·cm^-2时放电电压可达1.476V,高于共沉淀法制备的LaMnO₃的放电电压。     

单分散SnO2中空微纳米球的制备和性质

模板法是制备无机中空微纳米球的重要方法之一. 本文以苯乙烯为单体, 通过乳液聚合得到粒径约为620 nm的单分散聚苯乙烯(PS)微球. 以磺化后的聚苯乙烯(PSS)微球为模板, 利用阴阳离子静电吸附作用, 将PSS与前驱体SnSO₄中的Sn²⁺结合. 通过Sn²⁺在乙醇-水介质中的水解作用得到核-壳复合结构, 再经高温煅烧, 得到SnO₂中空微纳米球. 实验对前驱体的浓度、表面活性剂的用量、反应时间及模板选择等方面做了研究,通过扫描电镜(SEM)、X 射线衍射(XRD)、红外(IR) 光谱、热重分析(TGA)、H₂ 程序升温还原(H₂-TPR)、Brunauer-Emmett-Teller (BET)比表面积等技术深入探究SnO₂中空微纳米球的结构, 并对比中空SnO₂与实心粒子的氧化还原特性. BET和H₂-TPR显示将SnO₂制备成微纳米空心球后其比表面积增大, 表面氧空位明显增多, 氧化活性明显提高. 从IR 及XRD推断核-壳结构形成机理, 进而优化出简单合理的实验方案, 获得表面光滑、结构致密, 包覆厚度可控的SnO₂中空微纳米球.     

Template Synthesis and Adsorption of Hollow Zr02 Microspheres

以油菜花粉为生物模板,通过温和易控的水浴-陈化法制备了纳/微米结构ZrO2中空微球.利用扫描电子显微镜（SEM）、红外光谱（FTIR）、X射线能谱（EDS）、X射线衍射（XRD）、比表面孔隙度分析、热分析等对所制备的产物和前驱体进行了表征,并对产物的吸附性能进行了初步的研究.结果表明,ZrO2中空微球的球壳由纳米粒子构筑并形成介孔结构.花粉模板前处理方式不同,其模板作用不同,可以获得两种不同球壳厚度、表面形貌和比表面积的ZrO2中空微球.其中＂镂空＂结构的ZrO2微球对铬黑T有良好的吸附性能.对ZrO2中空结构形成的机理进行了分析和讨论.     

模板法制备无机氧化物中空微球的研究进展

总结了模板法在制备无机氧化物中空微球方面的应用,主要从模板的种类和壳层增长机理两方面进行阐述,并对无机氧化物中空微球的应用及发展前景作了简要介绍。     

Bi2MoO6中空微球的制备及其光催化性能

基于Bi₂MoO₆与BiOI晶体结构上的相似性,设计以BiOI为自牺牲模板,通过原位转化法制备得到了Bi₂MoO₆中空微球。通过对时间演化中间产物以及不同温度下产物的物相和形貌进行分析,得出形成Bi₂MoO₆中空微球的最佳反应时间为8 h,最佳温度为120℃。对所制备的Bi₂MoO₆中空微球物相、形貌、比表面积以及光学性能进行了研究,表明Bi₂MoO₆中空微球表面较为疏松,内部为中空结构,具有较大的比表面积,为61 m²·g^-1。在可见光下,以甲基橙为降解对象,对所制备样品的光催化性能进行了评价。结果表明所制备的Bi₂MoO₆中空微球能在80 min内完全降解甲基橙,性能优于不同时间下的中间产物和片状结构Bi₂MoO₆的光催化性能,具有优越的可见光光催化性能。     

Bi2MoO6中空微球的制备及其光催化性能

基于Bi₂MoO₆与BiOI晶体结构上的相似性,以BiOI为自牺牲模板,通过原位转化法制备得到了Bi₂MoO₆中空微球。通过对时间演化中间产物以及不同温度下产物的物相和形貌进行分析,得出形成Bi₂MoO₆中空微球的最佳反应时间为8h,最佳温度为120℃。对所制备的Bi₂MoO₆中空微球物相、形貌、比表面积以及光学性能进行了研究,表明Bi₂MoO₆中空微球表面较为疏松,内部为中空结构,具有较大的比表面积,为61m²·g^-1。在可见光下,以甲基橙为降解对象,对所制备样品的光催化性能进行了评价。结果表明所制备的Bi₂MoO₆中空微球能在80min内完全降解甲基橙,性能优于不同时间下的中间产物和片状结构Bi₂MoO₆的光催化性能,具有优越的可见光光催化性能。     

Synthesis of Biomorphic ZrO2-CeO2 Nanostructures by Silkworm Silk Template

A simple and green technique has been developed to prepare hierarchical biomorphic ZrO₂-CeO₂, using silkworm silk as the template. Different from traditional immersion technics, the whole synthesis process depends more on the restriction or direction functions of the silkwormsilk template. The analytic results showed that ZrO₂-CeO₂ exhibited a well-crystallized hierarchically interwoven hollow fiber structure with 16-28 μm in diameter. The grain size of the sample calcined at 800 oC was about 14 nm. Consequently, the interwoven meshwork at three dimensions is formed due to the direction of biotemplate. The action mechanism is summarily discussed here. It may bring the biomorphic ZrO₂-CeO₂ nanomaterials with hierarchical interwoven structures to more applications, such as catalysts.     

氟化改性TiO2空心微球的制备及光催化性能

以钛酸四丁酯为钛源、氢氟酸为氟源、乙醇为溶剂,采用溶剂热法合成了氟化改性的TiO2空心微球,并利用XRD、FESEM、FTIR、XPS等手段对氟化TiO2微球的晶体结构、形貌、分子基团以及元素形态等性质进行了表征,同时将TiO2微球应用于光催化降解甲基橙溶液。结果表明:氟化TiO2空心微球由奥斯瓦尔德熟化过程获得,其中TiO2以锐钛矿存在,氟以化学吸附态存在于TiO2的表面,形成≡Ti-F基团。相比纯TiO2,氟化TiO2空心微球光催化活性有很大提高,对初始浓度为20 mg·L-1的甲基橙溶液进行光催化降解30 min,其降解率达到98%。氟化改性TiO2空心微球光催化活性的提高是源于TiO2独特的空心微球结构以及TiO2表面≡Ti-F基团的存在。TiO2表面≡Ti-F基团有很强的吸电子能力,抑制了光生电子与空穴的复合,同时有利于羟基自由基的产生。     

Preparation of P(MBA‐co‐MAA)/Zr(OH)4/P(EGDMA‐co‐MAA)/TiO2 Tetra‐layer Hybrid Microspheres and the Corresponding ZrO2/TiO2 Double‐shelled Hollow Microspheres

Double‐shelled zirconia/titania (ZrO₂/TiO₂) hollow microspheres were prepared by the selective removal of the polymer components via the calcination of the corresponding tetra‐layer poly(N,N′‐methylenebisacryl amide‐co‐methacrylic acid) (P(MBA‐co‐MAA))/Zr(OH)₄/poly(ethyleneglycol dimethacrylate‐co‐methacrylic acid) (P(EGDMA‐co‐MAA))/TiO₂ hybrid microspheres. These tetra‐layer microspheres were synthesized by the combination of the distillation copolymerization of N,N(‐methylenebisacryl amide‐co‐methacrylic acid (MBA) or ethyleneglycol dimethacrylate (EGDMA) crosslinker and methacrylic acid (MAA) for the preparation of polymer core and third‐layer as well as the controlled sol‐gel hydrolysis of inorganic precursors for the construction of zirconium hydroxide (Zr(OH)₄) and titania (TiO₂) layers. The thicknesses of zirconia and titania shell‐layers were conveniently controlled via varying the feed of zirconium n‐butoxide (Zr(OBu)₄) and titanium tetrabutoxide (TBOT) during the sol‐gel hydrolysis, while the sizes of polymer layers were tuned through a multi‐stage distillation precipitation copolymerization. The structure and morphology of the resultant microspheres were characterized by transmission electron microscopy (TEM), X‐ray diffractometer (XRD), X‐ray photoelectronic spectroscopy (XPS), and thermogrametric analysis (TGA).     

高电化学活性SnO2/TiO2空心微球的制备及其性能

采用一种简便的无模板溶剂热法合成了尺寸在1μm左右、具有堆叠结构的SnO_2/TiO_2空心微球。合成过程的研究结果表明:SnO_2/TiO_2空心微球在形成过程中经历了空心、被填充、分裂到再次形成空心结构的过程。随后,SnO_2/TiO_2空心微球作为锂离子电池负极材料的电化学性能测试结果表明:SnO_2/TiO_2空心微球在0.1 A·g~(-1)的电流密度下,其首次放电容量达到1 484.9mAh·g~(-1),库伦效率为49.0%。经过600次循环后,其放电容量依然可以达到565.6 mAh·g~(-1),显示了高的容量和循环稳定性。     

二硫化钼中空微球的制备、表征以及光催化性能

以四丁基溴化铵为添加剂,采用水热法制备出直径为2～5μm的二硫化钼(MoS2)空心微球,研究了反应温度、添加剂量和时间对MoS2物相和形貌的影响。XRD、SEM、EDS、TEM、XPS表征结果表明,当反应温度为240℃时可得到结晶良好的六方相2H-MoS2,MoS2的形貌主要受四丁基溴化铵用量的影响,随着用量的增多MoS2历经了球状-花球状-不规则堆积状的递变。对MoS2中空微球的形成机制进行了探讨,认为在反应中四丁基溴化铵起到了模板的作用。通过制备样品对罗丹明B的降解评估了二硫化钼中空微球的光催化性能,其对罗丹明的降解效率达到90%。     

ZrO2修饰Cu催化剂对甲醇吸附原位红外表征

通过原位红外漫反射实验比较研究了甲醇在Cu及ZrO2/Cu催化剂表面的吸附与反应,并且采用不同还原温度来处理催化剂,改变催化剂表面的氧含量,并进一步研究甲醇吸附和反应性能随着催化剂表面氧含量的变化规律.结果表明,甲醇在Cu催化剂表面反应生成吸附态甲醛物种,进一步生成CO2,而在ZrO2/Cu表面形成甲酸盐物种,并与表面氧进一步反应生成CO2.随着催化剂还原温度的升高,反应中间物进一步生成CO2的反应速率变慢,说明催化剂表面的氧物种含量决定着催化剂甲醇吸附中间物种的形成及反应速率.     

镂空Bi2MoO6微球的制备及其对氧氟沙星抗生素的降解性能

以钼酸钠以及五水合硝酸铋为原料,采用醇热法及高温退火制备了镂空Bi2MoO6微球光催化剂。采用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、物理吸附分析仪、紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)、荧光光谱分析(PL)以及电化学测试等分析方法分别对制备材料的晶体结构、微观形貌、比表面积和光学特性进行表征。以氧氟沙星(OFX)水溶液作为目标降解物,在可见光照射的条件下,探究了Bi2MoO6对OFX的光催化降解性能。实验结果表明:醇热法合成的球状钼酸铋的平均直径为500 nm,镂空结构使得球状Bi2MoO6的比表面积提高到片状Bi2MoO6的5倍。更大的比表面积为光催化提供了大量的吸附位点,在120 min的可见光辐射下,投放量为1 g·L^-1的Bi2MoO6对p H=7、浓度为10 mg·L^-1OFX水溶液的降解效率可达64%,而片状Bi2MoO6仅为31%。镂空球状的Bi2MoO6在强碱性环境具有优异的光催化效果,对OFX的降解率达到79%,在强碱性环境中,具有更优的光催化降解性能。