纳米TiO2介孔薄膜的模板组装制备研究

以TiCl₄为无机前驱体、三嵌段高分子共聚物EO₂₀PO₇₀EO₂₀为模板剂，在非水条件下制备了有序的锐钛矿TiO₂纳米晶介孔薄膜。通过热重-差热（TG-DTA）分析、X射线衍射（XRD）分析、原子力显微观察（AFM）及N₂吸附-脱附等测试对样品进行了表征。结果表明，薄膜具有均一的大介孔孔径（～10 nm），其BET比表面积为150 m²·g^-1，薄膜较宽的无机壁厚显著提高了介孔结构的热稳定性。通过红外（IR）光谱分析考察了溶胶-凝胶过程中发生的物理化学变化。在对薄膜表面形貌进行AFM观察的基础上初步探讨了嵌段共聚物EO₂₀PO₇₀EO₂₀对薄膜孔结构形成的导向机理。     

直接模板法合成三维立方介孔氧化硅HOM-5

0引言自1992年Mobil公司制备出M41S系列[1,2](包括MCM-41、MCM-48和MCM-50)介孔氧化硅以来,介孔材料以其有序度高、比表面积大、孔径可调等优异特性,引起了材料科学界的关注。不同类型的系列介孔材料,如SBA[3]、HMS[4]、MSU[5]等相继见诸报道。其中,空间群为Ia3d的MCM-48型三维立方介孔氧化硅具有完全相同,但互不相连的两套孔道[6],贯通性好,对称性高,对物料的传输优于二维孔道结构,在吸附、分离及催化等领域应用前景广泛。但这种结构对应的是溶致液晶相图的V1区域,对于多数表面活性剂来说,此相区较小,因此这种结构较难合成[7]。…     

以L-苯甘氨酸衍生物为模板制备介孔SiO_2纳米空心球

用L-苯甘氨酸合成了L-苯甘氨酸衍生物阳离子两亲化合物,以其自组装体为模板,采用四乙氧基硅烷为硅源,制备了介孔SiO_2空心球.结果表明,制备的介孔SiO_2纳米粒子直径50~200nm,孔径3.8nm左右,孔道成平行排列.     

电沉积法制备介孔TiO_2/CdS薄膜光电极

采用阴极恒电位沉积法,在介孔TiO2薄膜上制备了介孔TiO2/CdS薄膜光电极,用XRD,SEM,Raman,SPS和UV-Vis等多种手段对薄膜电极进行了表征.结果表明,CdS成功沉积到介孔TiO2的表面和孔道内,形成了异质结结构.通过光电流作用谱考察了该复合体薄膜电极的光电性能,结果表明,与单纯的介孔TiO2薄膜相比,其光电转换效率显著提高,这是由于CdS具有吸收可见光的特性以及CdS与介孔TiO2形成异质结从而使得光生载流子更容易分离的结果.     

自模板法制备介孔空心无机微/纳米结构

与传统的软、 硬模板法相比, 近期发展的自模板法具有反应步骤少和无需额外模板等众多优点, 同时, 介孔空心无机微/纳米结构在催化、 能源和医药等领域的巨大应用前景也使其制备方法备受关注. 本文根据不同的反应机理, 从Ostwald熟化、 表面保护刻蚀、 柯肯达尔效应和电偶置换反应4个方面分别综述了自模板法的最新研究进展和应用现状, 并展望了自模板法的研究与应用前景.     

反相微乳液模板法合成介孔聚苯乙烯

提出并实施了反相微乳液为模板合成介孔聚合物的新方法. 通过考察氯仿/CTAB/水三元系反相微乳液的稳定性, 以及均相微乳液粒径变化规律, 得到了三元反相微乳液体系的稳定区域. 以(NH4)2S2O8为引发剂, 利用此反相微乳液为模板合成得到介孔聚苯乙烯材料. 产物的XRD图谱中有两个明显的衍射峰, 对应的晶面间距离d分别为2.6和1.3 nm, 1/d值之比等于1:2, 为层状结构. N2气吸附/脱附曲线表明大部分孔径为1.7 nm, 与动态光散射测得的微乳液液滴的尺寸相一致.     

双模板法合成介孔/大孔二级孔道碳材料

以酚醛树脂低聚物为前驱物, 利用双模板法制备了具有介孔/大孔双孔结构的碳材料. 其中以二氧化硅蛋白石为大孔模板, 以嵌段共聚物自组装结构为介孔模板. 对样品进行了扫描电子显微镜(SEM), 透射电子显微镜(TEM), X射线衍射(XRD)和氮气吸附-脱附实验表征. 结果表明所制备的双孔碳材料大孔直径约为230 nm, 介孔直径10 nm.     

大孔道介孔氧化硅/碳基纳米材料的设计合成与应用

由于具有较大的孔道尺寸、 丰富的化学组成以及广阔的应用前景, 大孔道介孔纳米材料近年来引起了科研工作者的广泛关注. 分别利用复合胶束和无机纳米晶作为结构基元进行可控自组装的软模板法和硬模板法是合成这类大孔道介孔纳米材料最有效的两类方法. 本文总结了一系列基于不同类型软模板或硬模板共组装形成大孔道介孔纳米材料的合成方法和策略, 并讨论了所获得的大孔道介孔纳米材料在催化、 能量转换与存储以及生物医学中的应用. 最后, 对利用新型嵌段聚合物或复杂结构纳米晶合成大孔道介孔纳米材料的前景和挑战进行了展望.     

疏水性有序介孔氧化硅薄膜的制备

采用溶胶−凝胶技术并结合蒸发诱导自组装工艺, 以三嵌段共聚物EO₂₀PO₇₀EO₂₀ (P123)为模板剂, 使用浸渍提拉法制备了有序介孔氧化硅薄膜, 并使用不同的表面修饰剂对薄膜进行表面处理, 制备了疏水性有序介孔氧化硅薄膜. 利用FT-IR、小角XRD、HRTEM分别表征薄膜的化学物种和孔结构, 探讨了热处理温度和老化时间对薄膜介孔结构的影响, 通过接触角测试研究薄膜的疏水性能, 考察了修饰剂种类、修饰浓度和修饰时间对薄膜疏水性的影响, 结果表明所制备的薄膜为高度有序的介孔氧化硅薄膜, 孔径大小约为8 nm|表面修饰对薄膜的有序性有一定影响, 经三甲基氯硅烷(TMCS)和g-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)修饰后的薄膜具有很好的疏水性能, 接触角分别为112°和96°|修饰后薄膜的水汽稳定性良好, 仍能保持有序介孔结构, 孔径达7.5 nm, 接触角达93°.     

模板法合成纳米结构材料

模板法（包括硬模板和软模板法）是制备纳米结构材料的常用方法,可用来制备多种物质的各种形状（如：球形粒子、一维纳米棒、纳米线、纳米管以及二维有序阵列等）的纳米结构,近年来关于这一领域的研究较为活跃。本文介绍了近年来利用氧化铝、二氧化硅、碳纳米管、表面活性剂、聚合物、生物分子等作模板制备多种物质的纳米结构材料的一些进展。     

Synthesis of Transparent Mesoporous and Mesostructured Thin Silica Films

A novel method for obtaining crack-free transparent periodic mesoporous thin films is described. Such films are prepared by a simple sol-gel process using surfactants as templates, with a pre-treatment of the glass substrate. The silicate precursor (tetraethoxysilane) is pre-hydrolyzed under acidic conditions before dissolving directly cetyltrimethylammonium bromide (CTAB). The solution is then spin-coated on pre-treated glass substrate. After the film has been deposited, it is calcined in air. X-ray Diffraction (XRD) has been used to characterize the film before and after thermal treatment. The film consists of a nanocomposite material with a periodic structure. Before calcination the XRD pattern has a sharp peak at d = 3.8 nms which is broadened and shifted by about 3.0 nm after calcination. Infrared transmission spectra have been performed on the films. Analysis of the free OH group stretching vibration indicates the removal of the surfactant after calcination in addition to an enhancement of the specific surface area.     

聚合物基模板制备中空介孔材料

中空介孔材料,尤其是硅基和碳基中空介孔材料,由于其孔道结构丰富、孔径可调、高比表面积、可容纳客体分子、良好的热稳定性和化学稳定性等特点已被广泛应用于催化、能量储存等众多领域。模板法是目前为止制备中空介孔结构最有效的方法之一,其最大特点是可以通过对模板的调控来实现对中空介孔结构的控制。聚合物基模板种类繁多,主要包括嵌段共聚物、聚合物乳胶粒、天然/合成生物大分子及复杂结构高分子等;与传统的表面活性剂/无机氧化物模板相比,其自组装形态更加丰富,结构更易进行功能化修饰。同时,以聚合物为模板的合成反应条件更加温和可控,更有利于合成形态各异、功能丰富的中空介孔材料。本文综述了近年来不同聚合物基模板合成中空介孔材料的研究进展,并着重介绍了贵金属粒子负载的中空介孔材料在催化载体领域的应用;同时,指出了当前阻碍中空介孔材料发展的问题,并对其在催化领域的应用前景进行了展望。     

嵌段共聚物与阳离子表面活性剂混合模板合成介孔SiO_2

利用三嵌段共聚物EO_(20)PO_(70)EO_(20)与阳离子表面活性剂CTAB作为混合 模板合成了内部孔结构与外观形貌同时受到调控的介孔氧化硅。与使用单一共聚物 模板制备的介孔氧化硅相比，在混合模板作用下得到的介孔氧化硅的孔结构有序度 降低，而孔径则随混合模板中共聚物的质量分数的降低而减小。在EO_(20)PO_(70) EO_(20)与CTAB质量比为1:1时可得到形貌完好、表面光滑的介孔氧化硅微米球，其 平均孔径为3.2nm，比表面积为972m~2/g。     

氢气泡模板电沉积多孔金属镍薄膜

Porous nickel films have been successfully electrodeposited using cathodic hydrogen bubbles as a template. The influence of deposition parameters including concentration, temperature and current density on the films morphologies has been systematically studied. SEM results showed that increase in current density resulted in the deposits with higher pore density and smaller pore size. Both the pore size and thickness of the pore walls increased with the electrolyte temperature range from 20 to 60 ℃ when the other deposition parameters were fixed. Increasing the concentration of NiCl₂ or NH₄Cl in the electrolyte led to the thicker of the pore walls and declined pore size and density. The deposits displayed a dendritic morphology in cross-sectional SEM image. Electrochemical characterization of the porous nickel films after surface oxidation in 1.0 mol·L^-1 NaOH solution showed that specific capacitance as high as 7.2 F·g^-1 could be reached.     

Synthesis of Cubic Mesoporous Silica MCM-48by Mixed Micellar Templates

In 1992, Mobil researchers introduced a novel concept in the synthesis of mesoporous silicas (M41S)1,2 by using a self-assembled molecular array of surfactant molecules as structure-directing template. Depending on the shape of their templates and the respective resulting pore structure, the M41S family was identified : MCM-41(hexagonal), MCM-48(cubic), and other species. MCM-41 with honeycomb arrays of nonintersecting channels was shown to be the easiest to synthesize1. MCM-48 containin…     

超低介电常数介孔氧化硅薄膜的制备及其表征

研究了以正硅酸乙酯(TEOS)和甲基三乙氧基硅烷(MeSi(OEt)₃)为混合硅源，十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂，采取旋涂技术，在硅晶片表面制备出二氧化硅透明薄膜，再经过正硅酸乙酯(TEOS)蒸汽孔壁强化后采用线性升温焙烧法脱除薄膜孔道内的模板剂，制备出具有超低介电性能的氧化硅薄膜。使用FTIR、XRD和SEM对样品进行了结构表征，并采用阻抗分析仪测量了薄膜的介电常数(k)，纳米硬度计测量薄膜的弹性模量。介孔氧化硅薄膜在常温常湿条件下存放15 d后，介电常数     

原位合成的活性脲醛树脂作为模板剂制备二氧化硅介孔材料

利用酸性条件下正硅酸乙酯的水解和脲醛树脂的聚合反应同时一步原位进行的方法合成了二氧化硅复合粉体(包括核壳微球结构和网状结构)和块体凝胶材料. 液氮吸附BET分析结果证明复合材料焙烧后得到的二氧化硅孔径分布均匀, 大小在介孔范围内. 改变反应性单体尿素. 甲醛及正硅酸乙酯等的初始浓度可对二氧化硅块体材料的孔径大小进行调节. 扫描电子显微镜观测结果显示, 随着原料单体初始浓度的变化复合粉体材料的微米级形貌可以是多孔网状结构或核壳结构. 从红外光谱和差热分析的结果推测, 高甲醛/尿素摩尔比[n(甲醛)∶n(尿素)≥2]条件下形成的支链脲醛树脂可作为块体二氧化硅理想的孔结构导向剂.     

Multi-stimuli Photo and Redox-active Nanostructured Mesoporous Silica Films on Transparent Electrodes

Silica matrices hosting transition metal guest complexes may offer remarkable platforms for the development of advanced functional devices. We report here the elaboration of ordered and vertically oriented mesoporous silica thin films containing covalently attached tris(bipyridine)iron derivatives using a combination of electrochemically assisted self-assembly (EASA) method and Huisgen cycloaddition reaction. Such a versatile approach is primarily used to bind nitrogen-based chelating ligands such as (4-[(2-propyn-1-yloxy)]4’-methyl-2,2’-bypiridine, bpy’) inside the nanochannels. Further derivatization of the bpy’-functionalized silica thin films is then achieved via a subsequent in-situ complexation step to generate [Fe(bpy)₂(bpy’)]²⁺ inside the mesopore channels. After giving spectroscopic evidences for the presence of such complexes in the functionalized film, electrochemistry is used to transform the confined diamagnetic (S=0) species to paramagnetic (S=1/2) oxidized species in a reversible way, while blue light irradiation (λ=470 nm) enables populating the short-lived paramagnetic (S=2) excited state. [Fe(bpy)₂(bpy’)]²⁺-functionalized ordered films are therefore both electro- and photo-active through the manipulation of the oxidation state and spin state of the confined complexes, paving the way for their integration in optoelectronic devices.     

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.     

有序介孔氧化硅薄膜制备及其组装化学

本文综述了近年来利用有机模板法合成有序介孔二氧化硅薄膜的研究进展，重点阐述了两相界面外延生长和蒸发诱导自组装两种制备方法及其合成机理。此外，讨论了有序介孔二氧化硅薄膜的组装化学，包括金属元素掺杂，纳米粒子在介孔薄膜中的组装，以及有机物/二氧化硅纳米复合薄膜的制备，并对介孔二氧化硅薄膜未来的发展趋势做了展望。