硅球多层模板溶胶浸渍法制备有序多孔TiO2薄膜

采用垂直沉积法组装了平均球径为188 nm的三维有序二氧化硅微球阵列。以该阵列为模板，通过在TiO₂前驱体溶胶中多次浸渍热处理循环，随后采用超声辅助的NaOH溶液腐蚀去除硅球模板，制备了>20层厚的反转结构的二氧化钛多孔膜。该二氧化钛薄膜在550 ℃下热处理20 h其多孔结构保持不变，表明采用此方法制备的二氧化钛多孔膜具有较好的热稳定性。X射线衍射图表明550 ℃下热处理得到的是具有锐钛矿结构的二氧化钛多孔膜。透光光谱显示了光子带隙出现在～400 nm。通过SEM观察，二氧化钛多孔膜     

水滴模板法构筑蜂窝状有序多孔薄膜

水滴模板法是利用凝结并自组织有序排列的水滴为模板构筑有序蜂窝状多孔薄膜的方法。这种方法具有方便、快速、廉价、作为模板的水滴可以自然蒸发而除去,且孔洞的尺寸可以通过改变相关的实验参数方便地进行调控的优点,因而近年来受到了人们的广泛关注。本文介绍了利用水滴模板法构筑有序多孔薄膜的实验方法,探讨了形成机理和相关实验条件对多孔薄膜结构的影响,并结合当前的研究热点针对多孔薄膜的进一步应用,着重综述了水滴模板法在不同性质的成膜材料体系的应用、多孔薄膜中亚有序结构的引入以及提高多孔薄膜稳定性的方法。最后,本文展望了利用水滴模板法构筑有序多孔薄膜这一研究领域的发展前景。     

水滴模板法构筑蜂窝状有序多孔膜*

水滴模板法是利用凝结并自组织有序排列的水滴为模板构筑有序蜂窝状多孔薄膜的方法。这种方法具有方便、快速、廉价、作为模板的水滴可以自然蒸发而除去,且孔洞的尺寸可以通过改变相关的实验参数方便的进行调控的优点,因而近年来受到了人们的广泛关注。本文介绍了利用水滴模板法构筑有序多孔薄膜的实验方法,探讨了形成机理和相关实验条件对多孔薄膜结构的影响,并结合当前的研究热点针对多孔薄膜的进一步应用,着重综述了水滴模板法在不同性质的成膜材料体系的应用、多孔薄膜中亚有序结构的引入以及提高多孔薄膜稳定性的方法。最后,本文展望了利用水滴模板法构筑有序多孔薄膜这一研究领域的发展前景。     

聚合物互通多孔材料的乳液模板法制备及其功能化研究

本文对近年来利用乳液模板制备聚合物互通多孔材料的研究进行了综述,主要介绍以高内相乳液模板制备互通多孔聚合物整体柱和利用双重乳液 (或称多重乳液) 制备多孔或多空聚合物微球的进展;分析目前多孔聚合物材料研究中存在的问题及其研究动态;讨论合成多孔聚合物材料的性能缺陷及其表面功能化改性的相关研究;并对聚合物互通多孔材料潜在的应用和研究前景进行了展望。     

基于粒子辅助水滴模板法制备仿生复眼结构的研究

将微粒“皮克林乳化效应”(Pickering emulsions)和水滴模板法(breath figure method)有机结合,探索通过建立粒子辅助的水滴模板法,实现纳米粒子在蜂窝状多孔膜内壁的自组装复合,构建微纳复合的多级仿生结构.并进一步利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)复制转移技术,获得类似于复眼结构的多级微纳复合界面仿生结构.     

基于水滴模板法的微纳复合超疏水结构制备的研究

利用粒子辅助水滴模板法的实施获得规则蜂窝状图案化多孔结构模板,并进一步利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)复制转移技术获得表面具有微米尺寸蜂窝状突起阵列的反向图案化结构.以这种图案化突起结构作为微米尺寸所提供的微米级粗糙度为基础,设计了2种的简单的二次纳米结构的引入过程,最终实现了微米级阵列和纳米级粗糙度的复合.第一种方法借助银镜反应来实现纳米银结构的化学沉积,最终在PDMS阵列表面获得了致密的纳米银颗粒沉积层,并成功获得了表面接触角达166度的超疏水性质.第二种方法利用了聚电解质/二氧化硅粒子层层静电自组装的方法引入纳米结构,结果在仅仅进行了2个组装循环的条件下即可获得超疏水性质的表面复合结构.通过简单的实验设计试图提供一种基于水滴模板法的微纳复合超疏水结构的普适性制备方法.     

NiS2纳米片的制备及其在非对称超级电容器中的应用

本文采用牺牲模板法,以Ni(OH)₂作为前驱体制备NiS₂. 通过对NiS₂进行XRD、EDS、BET、SEM及TEM等表征来研究NiS₂的元素组成及结构形貌. SEM及TEM结果显示前驱体及NiS₂均为纳米片结构. 电化学测试结果表明NiS₂存在着优秀的电容性能,在电流密度为1 A·g^-1时,NiS₂比电容能够达到1067.3 F·g^-1,同时具有高的倍率特性. 为了进一步探究NiS₂作为电活性材料的实用性,以NiS₂作为阳极材料,活性炭（AC）作为阴极组装成非对称超级电容器,在功率密度为0.8 kW·kg^-1,能量密度高达38.4 Wh·kg^-1,并且在3000次恒流充放电后,比电容依然保持93.7%.     

基于气息图案法有序多孔薄膜的制备改性及应用进展

有序多孔薄膜在过滤分离、催化、生物医学等领域有重要的应用前景。在众多制膜方法中,气息图案法以其简便易行、制膜效果好、环保等特点得到了广泛关注。科学家们一直致力于采用不同的材料和手段来进一步提高气息图案法多孔薄膜的性能。本文结合了最新的研究状况,探讨了基于气息图案法有序多孔薄膜的制备、改性及应用进展,并对未来的发展方向作...     

多阶有序多孔炭的软模板法合成与结构控制

多阶有序多孔炭材料综合了多种多孔炭材料的结构优点,在催化、吸附、储能、电化学等方面具有潜在的重要应用。多阶有序多孔炭材料的合成方法很多,到目前为止,模板法是控制孔结构和调节尺寸的最有效方法。在模板法中,软模板法因为其工艺简单、省时、成本低、环境污染小等优势,近些年来广泛被人们采用。用软模板法合成的多阶有序多孔炭包括:大孔-介孔炭,介孔-微孔炭,介孔-介孔炭,大孔-介孔-微孔炭等。本文对多阶有序多孔炭的软模板法合成与结构控制进行了综述。总结了软模板法在实现上述材料孔结构控制中的影响因素。     

中空结构聚合物微粒的制备方法

对国内外有关中空结构聚合物微粒(包括微球和乳液粒子)的制备方法进行了综述，包括自组装法，模板法以及乳液法等。参考了国内外最新的40余篇论文和专利文献。     

利用呼吸图案法制备聚(苯乙烯-b-丙烯腈)有序多孔薄膜

以自制的聚(苯乙烯-b-丙烯腈)(PS-b-PAN)嵌段共聚物为成膜材料, 采用呼吸图案法制备了有序多孔薄膜, 采用扫描电子显微镜(SEM)对薄膜形貌进行了分析, 研究了聚合物浓度、溶剂种类及共聚物结构对薄膜结构的影响. 结果表明, 薄膜表层为多孔结构, 且孔为圆形、以六方阵列形式排列; 薄膜表层下面是蜂窝状结构.以三氯甲烷(CHCl₃)为溶剂时, 在较高浓度下制备的薄膜表层孔间距较大, 蜂窝结构尺寸较小, 且形成了多层结构. 与CHCl₃为溶剂时相比, 挥发速度较快的二硫化碳(CS₂)作溶剂时制备的多孔薄膜有序性较好, 薄膜表层孔径和孔间距均较大, 蜂窝结构尺寸较小. 以没有PAN链段的聚苯乙烯大分子引发剂(PS-Cl)为成膜材料时, 制备的薄膜表层没有形成多孔结构, 而是形成了窝状结构. 同时, 通过对薄膜表层晕的研究证明了多孔薄膜表层缺陷是由水滴处于液膜下较深的位置造成的.     

呼吸图案法制备蜂窝状有序多孔薄膜及其功能化应用

呼吸图案(BF)法是一种制备微纳米级规整多孔结构的简单、廉价和高效的方法, 它以水滴为模板, 通过水滴有序排列得到蜂窝状有序多孔结构, 其孔的形貌可以通过选择不同的成膜材料和成膜环境等条件得到控制, 所以在分离膜、模板、响应性表面、催化剂、光电材料等研究领域有广阔的发展前景. 但是, 到目前为止, 人们发现由于成膜条件的不同, 多孔膜的孔形貌受多种因素影响, 规整多孔膜形貌的控制机理还不是很明确, 没有一个统一的结论. 本文结合本课题组所做工作及近五年来国内外呼吸图案法制备蜂窝状有序多孔薄膜的研究成果, 对多孔薄膜的形成过程及其影响因素、多孔膜的功能化及应用等方面进行了归纳总结, 试图揭示孔的形成及孔形貌的调控等相关规律, 希望对后续的进一步研究与应用奠定基础.     

掺杂态聚苯胺蜂窝状有序多孔薄膜的制备及形成机制的探讨

近年来,由于微米、亚微米及纳米级有序多孔结构薄膜可以用于催化、生物培养基材、分离或吸附介质、光子晶体等诸多方面从而引起了科学家们极大的研究兴趣^[1～6].微制作是使材料表面具有新性能的重要手段,激光刻蚀及其相关技术已经被应用于不同表面的微图案化和微器件的制作^[7],另外,还可通过自组装技术进行多孔薄膜的制备^[8,9].Francois等^[10]于1994年首次提出了水辅助方法(Water-A ssisted Fab-rication),即在高湿度的环境下,以冷凝水滴为模板,在固体基片上制备了孔径分布均一,排列紧密的蜂窝状有序多孔薄膜.继而人们对此方法做了进一步的研究,不仅突破了最初的聚苯乙烯及其共聚物体系^[10～13],而且使用双亲共聚物^[14]、聚离子复合物^[15]和TiO₂前驱体的混合物^[16]等成功地获得了蜂窝状有序多孔薄膜,同时系统地研究了成膜体系及成膜条件对形成蜂窝状有序多孔薄膜的影响,并对形成机制进行了探讨.聚苯胺是典型的导电高分子,有关聚苯胺有序多孔结构薄膜的研究已有报道^[17～19].本文采用水辅助方法,在高湿度环境下,使用4-十二烷基苯磺酸掺杂的聚苯胺(PANI-DBSA)为成膜材料,制备了双层蜂窝状有序多孔薄膜,并通过原子力显微镜(A FM)对薄膜的形貌和电学性质进行了表征.同时在已有成膜机制的基础上,提出了该双层蜂窝状有序多孔薄膜的形成机制.     

Fabrication of superparamagnetic magnetite/poly(styrene-co-12-acryloxy-9-octadecenoic acid) nanocomposite microspheres with controllable structure

We herein report a novel and facile approach to the fabrication of the superparamagnetic magnetite/poly(styrene-co-12-acryloxy-9-octadecenoic acid) nanocomposite microspheres with controllable structure via γ-ray radiation induced inverse emulsion polymerization under room temperature and at ambient pressure. 12-Acryloxy-9-octadecenoic acid (AOA, containing part of sodium salts Na–AOA) as a surfactant can also copolymerize with the styrene. It is interesting that just by changing the added amount of styrene, the magnetic hollow spheres with different wall thickness and various sizes of core, up to the magnetic solid spheres, can be obtained. The final products were thoroughly characterized by X-ray powder diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), transmission electron diffraction (TEM), field-emission scanning electron microscopy (FESEM), thermogravimetric analysis (TGA) which showed the formation of magnetite/poly(styrene-co-AOA) nanocomposite microspheres. Magnetic hysteresis loop measurements showed that the magnetic nanocomposite microspheres exhibited superparamagnetism, which should make them have potential applications in biotechnology and biomedicine. Furthermore, we also proposed a possible formation mechanism of these magnetic microspheres with different morphologies.     

气液界面胶体球刻蚀法制备二维有序多孔薄膜

作为一类重要的二维材料, 二维有序多孔薄膜受到人们的广泛关注. 气液界面胶体球刻蚀法是近些年发展起来的一种以漂浮在液面上的单层胶体晶体为模板来制备二维有序纳米结构的方法, 具有简单、高效、重现性好、适用范围广以及结构参数易调变等优点. 近年来, 我们课题组利用气液界面胶体球刻蚀法实现了包括多种无机物纳米网、纳米碗阵列和纳米网-纳米碗复合阵列在内的一系列自支撑二维有序多孔薄膜的可控制备, 考察了其二维光子晶体性质, 并研究了其在刻蚀掩膜、溶剂检测、生物传感、电阻开关器件、光电化学分解水等方面的应用. 本文在重点介绍我们课题组研究进展的同时, 也简要总结了该领域的整体发展状况并展望了该领域的今后发展方向.     

Structure and Specific Heat of Disordered and Ordered Titanium Monoxide TiOy

The structure of disordered and ordered titanium monoxide containing structural vacancies in both sublattices was studied by Xray diffraction. The symmetry of the monoclinic Ti₅O₅ superstructure (space group C2/m) was analyzed. The type and channel of the TiO_y–Ti₅O₅ disorder–order transition was determined. The distribution functions of Ti and O atoms in the metal and nonmetal sublattices of titanium monoxide were calculated. The specific heats of TiO_y titanium monoxides (0.8< y< 1.27) were measured by differential scanning calorimetry for the disordered and ordered states in the range from 340 to 600 K. The dependences of the specific heat, enthalpy, and entropy on the composition and structure of TiO_y were found for the first time. A notable effect of the structural state on the specific heat was detected. In the indicated temperature range, the C _p (T) dependence is adequately described by a function that accounts for the Debye effect and the electronic specific heat.     

Fabrication of Ordered TiO2 Porous Thin Films by Sol-Dipping PS Template Method

Monolayer polystyrene spheres (∼400 nm) array templates were assembled orderly on clean glass substrates by dip-drawing method from emulsion of PS and porous TiO₂ thin films were prepared by using sol-dipping template method to fill TiO₂ sol into the interstices among the close-packed PS templates and then annealing to remove the PS templates. The effects of TiO₂ precursor sol concentration and dipping time in sol on the porous structure of the thin films were studied. The results showed pore size of the ordered TiO₂ porous thin film depended mainly on PS size and partly on TiO₂ sol concentration. The shrinkage of pore diameter was about 10% for 0.2 M and 20% for 0.4 M TiO₂ sol concentrations. X-ray diffraction (XRD) spectra indicated the porous thin film was anatase structure. The transmittance spectrum showed that optical transmittance of the porous thin film kept above 70% beyond the wavelength of 430 nm. Optical band-gap of the porous TiO₂ thin film (fired at 550^∘;C) was 3.12 eV.     

多层多孔Co3O4纳米粒子组装体的合成、表征和电化学性能研究

利用十二烷基磺酸钠(SDS)作为表面活性剂,合成了形貌化的CoC₂O₄配合物前驱物,然后在500 ℃下热分解形貌化的前驱物,得到了多层多孔Co₃O₄纳米粒子组装体。采用FESEM、TEM、HRTEM、XRD、N₂吸附脱附和Raman散射等手段对产物进行了分析和表征。低角XRD,TEM和N₂吸附脱附测试表明所得组装体具有多孔结构。常规XRD、HRTEM和Raman结果证明组装体中Co₃O₄纳米粒子建筑块结晶较好。与体相Co₃O₄晶体相比,Co₃O₄纳米粒子组装体的5个拉曼活性峰发生了明显的红移。将Co₃O₄纳米粒子组装体作为锂离子电池的正极材料进行了电化学性能测试,结果表明该组装体电极的首次放电容量为1 115 mAh·g^-1,远高于目前文献报道的Co₃O₄纳米管、纳米粒子和纳米棒电极。但是,该组装体电极的循环性能不好,有待进一步提高。     

Fabrication of polymersomes with controllable morphologies through dewetting w/o/w double emulsion droplets

In this work, monodisperse giant polymersomes are fabricated by dewetting of water-in-oil-in-water double emulsion droplets which are assembled by amphiphilic block copolymer molecules in a microfluidic device. The dewetting process can be tuned by solvation between solvent and amphiphilic block copolymer to get polymersomes with controllable morphology. Good solvent(chloroform and toluene) hinders dewetting process of double emulsion droplets and gets acornlike polymersomes or patched polymersomes. On the other hand, poor solvent(hexane) accelerates the dewetting process and achieves complete separation of inner water phase from oil phase to form complete bilayer polymersomes. In addition, twin polymersomes with bilayer membrane structure are formed by this facile method. The formation mechanism for different polymersomes is discussed in detail.