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.     

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.     

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.     

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．     

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.     

三维规则排列的大孔SiO2材料的制备及表征

 以聚苯乙烯微球离心后形成的三维规则排列的胶晶作模板，以正\r\n硅酸乙酯、水、乙醇和盐酸等配制的溶胶填充微球间的间隙，然后原位\r\n形成凝胶，最后通过焙烧除去微球得到三维规则排列大孔二氧化硅材料\r\n．以苯乙烯为原料，过硫酸钾为引发剂，在70℃下搅拌28h后得到含聚\r\n苯乙烯微球（直径约为600nm）的母液．将母液在900～1000r／min的转\r\n速下离心12～24h得到紧密堆积排列的胶晶．以正硅酸乙酯作为硅源，\r\n按n（Si（OEt）4）∶n（EtOH）∶n（HCl）∶n（H2O）＝1∶3．9∶0．\r\n3∶1．8制成透明的SiO2溶胶．溶胶浓度控制在0．5～1．0mol／L．滴\r\n加在胶晶上的溶胶靠毛细管的作用力填充入微球间隙．重复填充多次（\r\n一般不超过5次）．焙烧在流量为1L／min的空气中进行，升温速度控制\r\n在5℃／min以下．在300℃下恒温5h以除去聚苯乙烯微球，在570℃下焙\r\n烧5h．焙烧后的样品表面可观察到五颜六色的彩光．SEM分析结果表明\r\n，球形孔（孔径约500nm）大小均匀，排列整齐，保持了微球的紧密堆\r\n积排列结构．孔与孔之间由小孔窗相互交连，孔壁比较充实，壁厚约为\r\n130nm．     

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。     

三维有序大孔复合材料AgZnO-TiO2的制备及微波辅助光催化性能

采用聚苯乙烯(PS)微球作为模板剂,经溶胶-凝胶及煅烧后处理等方法制备了三维有序大孔复合材料Ag/ZnO-TiO2. 通过傅里叶-红外光谱(FT-IR)、X 射线衍射(XRD)、X 射线光电子能谱(XPS) 、N2吸附-脱附测定和扫描电子显微镜配合X 射线能量色谱仪(SEM-EDS)等测试手段对其组成、结构及形貌等进行了表征. 结果显示,经PS微球处理后的Ag/ZnO-TiO2具有锐钛矿晶型结构,其Ag以单质形式存在. 该复合材料的孔结构排列整齐有序,孔壁为介孔结构,粒子堆积致密,平均孔直径约150 nm,属于三维有序大孔材料(3DOM). 在微波辅助光催化降解甲基橙等染料的实验研究中,该复合材料表现出较好的光催化性能,其活性明显高于P25等单体以及二元体系ZnO-TiO2     

脱模溶剂对制备聚苯乙烯表面大孔材料的影响

采用马来酸酐-醋酸乙烯共聚物乳液为模板,分别以水、乙醇和丙酮为脱模溶剂,合成了表面层(厚度为10μm)为大孔结构(孔径为250～400nm)的聚苯乙烯(PS)孔材料.用扫描电子显微镜(SEM)测定了材料表面的微观形貌,SEM照片显示出3种脱模溶剂均能制备PS大孔材料,其中水为脱模溶剂时对PS基材的不利影响最小.用傅立叶红外光谱仪(FTIR)表征了脱模后孔内被固定的特征基团,结果表明,不同的脱模溶剂分别对应不同的孔内基团,即水-羧基、乙醇-酯基及丙酮-酐基.测定了3种脱模溶剂的脱模速率,其顺序为丙酮>>乙醇>水.     

三维有序大孔交联聚苯乙烯的功能化及其吸附性能

本研究采用二氧化硅胶体晶模板法制备了孔径为890nm的三维有序大孔交联聚苯乙烯(3DOMCLPS),通过亲核取代反应将亲水性悬臂(二缩三乙二醇,TEG)接枝到3DOMCLPS孔壁,利用TEG另一端的活性羟基,将2-巯基苯并噻唑(MBZ)引入到TEG链段末端.利用红外光谱及元素分析对产物进行了表征.扫描电镜分析表明功能化后的3DOMCLPS保留了结构有序、孔与孔之间相互连通的微观结构特点.测定了该功能化3DOMCLPS对Ag+和Hg2+离子的饱和吸附容量,饱和吸附容量分别为0.78和0.39mmol/g.研究了不同温度下的吸附动力学,相互连通的有序大孔结构有利于引入长链亲水性悬臂,促进孔内外的物质交换.     

光还原Pt掺杂三维有序大孔ZrO2复合材料的光降解与光解水制氢

采用胶晶模板技术结合光还原方法制备了Pt掺杂复合材料三维有序大孔Pt/ZrO2(3DOM Pt/ZrO2)。通过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–脱附等测试方法对纳米复合材料3DOM Pt/ZrO2的晶相、组成、结构、形貌以及表面物理化学性质等进行表征。结果表明,Pt掺杂复合材料3DOM Pt/ZrO2与单体ZrO2的晶相相一致,其形貌呈现三维有序大孔结构,且孔结构排列整齐有序,孔壁为介孔结构。经光还原作用后该复合材料中Pt主要以单质形式存在,并且均匀分布在三维有序复合材料表面。同时,与单体ZrO2相比,纳米复合材料3DOM Pt/ZrO2的BET比表面积显著增大,光吸收性能发生改变,在240–350 nm间呈现强吸收。另外,在多模式光降解实验中,3DOM Pt/ZrO2的光活性明显增强。同时,其光解水制氢性能差不多是P25的2.5倍。     

Preparation and Characterization of Three-dimensionally Ordered Crystalline Macroporous CeO2

Three-dimensional ordered macroporous (3DOM) materials are of great potential importance in catalysis, selective separation, sensor arrays and communications with optical band gaps1. Many results in the synthesis of 3DOM materials have been reported, such as closed-packed silica spheres or polystyrenes (PS) templating routes for silica2, metal oxides1-6 and metals7. Recently, poly(methyl methacrylate) (PMMA) colloidal crystal templates have been used to prepare 3DOM materials of metals8,…     

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。     

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/ZrO₂-TiO₂. 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/ZrO₂-TiO₂复合材料的晶型结构以锐钛矿型TiO₂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/ZrO₂-TiO₂空心球复合材料的比表面积较大(66.92 m²/g), 且In₂O₃与ZrO₂-TiO₂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/ZrO₂-TiO₂具有较好的产氢效果(56.7 μmol/g, 8 h), 明显高于P25、 ZrO₂、 空心球状ZrO₂-TiO₂及粉末状In₂O₃/ZrO₂-TiO₂.     

ZrO2∶Tb3+纳米晶的离子交换法制备及其发光特性

以强碱性阴离子交换树脂为交换介质,采用离子交换法制备了稀土Tb3+离子掺杂的ZrO2:Tb3+纳米晶.通过XRD,TG-DSC,TEM,HRTEM等手段分析了样品制备过程的物相变化及晶粒形貌,用荧光光度计研究了样品的三维荧光光谱、激发光谱和发射光谱.结果表明:前驱沉淀物经800℃焙烧处理2 h,制备出近方型形貌,颗粒分散性好、尺寸约为40 nm的四方相ZrO2:Tb3+纳米晶.当焙烧温度升高到900℃以上时样品出现了少量单斜晶相,而经800℃焙烧处理的纯Zr02是以四方相和单斜相同时存在.说明稀土Tb3+离子的掺杂对ZrO2基质的四方晶相起到稳定作用.由ZrO2:Tb3+)的等角三维荧光光谱图显示Tb3+在ZrO2基质中的最佳激发波长为290 nm:在290 nm波长光的激发下观察到纳米ZrO2中Tb3+的发射峰位于491,545,582 nm分别对应于Tb3+的5D4→7F6、5D4→7F5、5D4→7F4、5D4→7F4能级跃迁,以491,545nm的发射峰最强,其中经800℃焙烧处理的样品其5D4→7F6跃迁发射与5D4→7F5跃迁发射强度几乎相同,说明该法制备的纳米ZrO2:Tb3+中5D4→7F6跃迁发射增强,使Tb3+发光的蓝色成分增加了.     

ZrO2球的准气相反应合成

提出了一种工艺简单、成本低廉的准气相反应合成ZrO2球的新方法．通过对产物的SEM观测表明：该方法制备的ZrO2粒子为较好的球形,球表面光滑;其平均粒径1．71μm,标准偏差0．49um;球有三种结构：均匀敛密结构、核心疏松外层致密结构和空心结构;经600℃煅烧后,XRD分析确定ZrO2球的相组成主要为立方相．     

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.     

On the Activity of ZrO2 Prepared by Different Methods

Zirconia samples with different structures (monoclinic, tetragonal or a mixture of the two) was prepared by different methodologies, including a novel procedure involving the precipitation of an oxalate precursor and the formation of pure tetragonal ZrO2. The different precursors obtained by varying the preparative procedure (ex oxychloride, ex oxalate, and ex gel) were studied by means of differential thermal analysis and thermogravimetric analysis under air and under N2, while the final oxides were characterized by BET, porosimetry and XRD analysis. The surface acid-base properties of the different oxides were assessed via the catalytic decomposition isopropanol. A prevalence of acid sites found for the ex-oxalate ZrO2 seems to justify the different mechanism of chain growth observed in the carbonylation of methanol with CO/H2 mixtures in the presence of Rh. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

3DOM TiO_2-ZrO_2复合材料制备与多模式光催化降解有机污染物

采用溶胶-凝胶结合煅烧后处理方法,以聚苯乙烯(PS)胶球和EO20PO70EO20(P123)作为双模板剂制备了三维有序大孔复合材料3DOM Ti O2-Zr O2.通过XRD、UV-Vis/DRS、XPS、SEM以及氮气吸附-脱附等测试手段对其组成、结构与表面形貌进行了表征.同时,研究了3DOM Ti O2-Zr O2在多模式光催化条件下对有机污染物的降解情况.结果表明,3DOM Ti O2-Zr O2复合材料呈现的开放通透、整齐有序的"蜂巢状"大孔结构不仅有利于有机污染物分子的输入与输出,而且其良好的晶型结构与较高的BET比表面积进一步增强了其在紫外光、微波辅助以及模拟日光光催化降解甲基橙中的活性.同时,该复合材料对多种类型结构的有机污染物均显示一定程度的降解.