模板合成法
模板合成
1．前言 在过去的二十年中超分子化学为化合物分子结构的合成提供了重要依据，并使得化合物分子结构的合成有了重要进展，合成了包括分子笼、分子螺旋、分子轮烷和分子链条在内的特殊分子结构。人们熟知的化学主要是研究以共价键相结合的分子合成和结构，性质和交换规律。超分子化学定义为分子间弱相互作用和分子组成的化学。这些弱的相互作用包括静电作用、氢键、范得华力、短程排斥力等。为了说明配位饱和的分子间相互作用而形成的有组织的实体，早在20世纪30年代就引入了超分子这个名词。更广义的配位化学可以定义为研究两个以上的分子通过结合作用而形成的另一种新化合物的化学。不难设想配位化学和超分子化学有着天然的血缘关系。可以认为广义的配位化学是超分子化学的一个研究领域[1]。 从超分子化学的新观点研究分子的合成和组成在我国日益受到重视。化学模板有助于提供组装的物种和创造有序的组装过程[2]，但是其最大的困难在于克服热力学第二定律所要求的无序。因此，对于组装的本质和规律，有很多基础性的研究待深入进行。 化学模板合成方法作为近年来涌现出的众多超分子化合物合成方法中的一种，是一种将具有某些特殊相关性的分子器件组装在一起的合成[3]。可作为模板剂的有阳离子、阴离子和中性离子。相比阳离子模板和中性离子模板[4, 5 ]，阴离子模板在化学合成方面的开发很少，部分原因是基于阴离子的一些内在性质的考虑，比如阴离子对体系PH值的灵敏性以及它相对较高的溶剂自由能[6]。然而，这些局限性并没有影响到阴离子模板合成的发展，并且在过去的几年中阴离子指导合成化合物的种类和数量都有所增加。 阴离子模板分为热力学模板和动力学模板两种[7]。在热力学模板中阴离子被绑定到产物中，这个产物是在热力学控制的特殊平衡下产生的。通过这样的方法使平衡朝着产物的方向转变，就能获得较高产率的产品。在动力学模板中，反应在不可逆转的条件下快速进行并且很快结束，因此，在整个过程中需要稳定反应以得到产品。动力学模板和热力学模板都是阴离子模板可能存在的两种方式，但在实际中很难用简单的方法区分一个模板反应是热力学控制的还是动力学控制的。在阴离子模板合成中，一种模板阴离子可能起到催化剂的作用，该种模板是
模板合成法制备纳米材料的研究进展
收稿日期：２００６－１１－２８ 江苏陶瓷 ＪｉａｎｇｓｕＣｅｒａｍｉｃｓ 第４０卷第３期２００７年６月 Ｖｏｌ．４０，Ｎｏ．３Ｊｕｎｅ，２００７ ０ 前言 纳米微粒因其特有的表面效应、量子尺寸效应、 小尺寸效应以及宏观量子隧道效应等导致其产生了许多独特的光、 电、磁、热及催化等特性，在许多高新科技领域如陶瓷、化工、电子、光学、生物、医药等方面有广阔的应用前景和重要价值。作为纳米材料研究的一个重要方向，探索条件温和、形态和粒径及其分布可控、产率高的制备方法是这方面研究的首要任务。 目前已经发展了很多制备方法［１］，如：蒸发冷凝法、物理粉碎法、机械球磨法等物理方法和气相沉积法、溶胶－凝胶法、沉淀法、水（溶剂）热法和模板法等化学方法，其中模板法因具有实验装置简单、操作容易、形态可控、适用面广等优点，近年来引起了人们的极大兴趣。 模板法的类型大致可分为硬模板和软模板两大类。硬模板包括多孔氧化铝、二氧化硅、碳纳米管、分子筛、以及经过特殊处理的多孔高分子薄膜等。软模板则包括表面活性剂、聚合物、生物分子及其它有机物质等。利用模板合成技术人们已经制得了各种物质包括金属、 氧化物、硫化合物、无机盐以及复合材料的球形粒子、一维纳米棒、纳米线、纳米管以及二维有序阵列等各种形状的纳米结构材料。本文将简要介绍近年来国内外利用模板法制备纳米结构材料的一些进展［２］。 １ 硬模板法制备纳米材料 这种方法主要是采用预制的刚性模板，如：多孔 阳极氧化铝膜、二氧化硅模板法、微孔、中孔分子筛（如ＭＣＭ－４１、ＳＢＡ－１５等）、 碳纳米管以及其它模板。１．１多孔阳极氧化铝法 多孔氧化铝膜是近年来人们通过金属铝的阳极 电解氧化得到的一种人造多孔材料，这种膜含有孔径大小一致、 排列有序、分布均匀的柱状孔，孔与孔之间相互独立，而且孔的直径在几纳米至几百纳米之间，并可以通过调节电解条件来控制［３］。利用多孔氧化铝膜作模板可制备多种化合物的纳米结构材料，如通过溶胶－凝胶涂层技术可以合成二氧化硅纳米管，通过电沉积法可以制备Ｂｉ２Ｔｅ３纳米线［４］。这些多孔的氧化铝膜还可以被用作模板来制备各种材料的纳米管或纳米棒的有序阵列，如：ＴｉＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３纳米管阵列，ＢａＴｉＯ３、ＰｂＴｉＯ３纳米管阵列，ＺｎＯ、ＭｎＯ２、 ＷＯ３、Ｃｏ３Ｏ４、Ｖ２Ｏ５纳米棒阵列以及Ｂｉ１－ｘＳｂｘ纳米线有 序阵列等［１］。 １．２二氧化硅模板法 分子筛ＭＣＭ－４１二氧化硅和通过溶胶－凝胶过 程形成的二氧化硅都可用作纳米结构材料形成的模板，其中ＭＣＭ－４１为介孔氧化硅模板，它具有纳米尺寸的均匀孔，孔内可形成有序排布的纳米材料，属于外模板，而溶胶－凝胶法形成的二氧化硅胶粒则属于内模板，在其上形成纳米结构材料，最后二氧化硅用氢氟酸溶解除去。 ２００２年Ｆｒｏｂａ等报道了在中孔的分子筛ＭＣＭ－４１二氧化硅内部形成有序排布的Ⅱ／Ⅵ磁性半导体 量化线Ｃｄ１－ｘＭｎｘＳ。２００３年Ｚｈａｏ等报道以Ｉｎ（ＮＯ３）３为原料，以高度有序中孔结构的表面活性剂ＳｉＯ２为模板剂和还原剂，采用一步纳米浇铸法合成了高度有序的单晶氧化铟纳米线阵列。２００２年Ｄａｈｎｅ等以三聚氰胺甲醛为第一层模板，利用逐层（ＬｂＬ）方法制备了ＰＡＨ／ＰＳＳ交替多层膜覆盖的三聚氰胺甲醛粒子，在ＰＡＨ／ＰＳＳ交替的多层膜上进一步通过溶胶－凝胶方法覆盖上二氧化硅作为第二层模板，再利用ＬｂＬ方法制备ＰＡＨ／ＰＳＳ交替的多层膜，然后用盐酸溶解 模板合成法制备纳米材料的研究进展 黄 艳 （陕西科技大学材料科学与工程学院，咸阳７１００２１） 摘 要 介绍了近年来国内外利用氧化铝、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。关键词 模板法；纳米材料；合成 １
浅谈模板法制备纳米材料
日常生产工作中必须严格按照规程规定、操作流程和使用方法正确使用安全工器具，以确保安全生产。据现场调查得知安全工器具的不正确使用主要有以下几种情况： 1．衔接式绝缘棒使用节数不够，伸缩式绝缘棒拉伸不够充足。 2．雨天不使用防雨罩，或防雨罩松动、歪斜、破损，起不到防雨作用。 3．验电时手握在验电器护环以上，使用前不在有电设备上确认验电器是否良好，不同电压等级的验电器交叉使用。 4．绝缘手套使用前不检查气密性，甚至随意抓拿坚硬及有尖刺的物品。 5．接地线的接地端不按要求装设，任意搭、挂和缠绕。 6．安全带不按规定使用、系的松垮随意，起不到安全防护作用。 7．安全帽内胆大小调节不当、不系帽带或系的不够紧，工作中容易歪斜、掉落。 8．手钳等工具使用前不检查绝缘部位是否完好，使用时手握在裸露的金属部位，容易造成作业人员的触电事故。 总之，安全工器具是每个电力职工的切身保镖、忠实的安全员和生命的守护神，只要大家熟练地掌握了各种安全工器具的作用、性能和结构原理，掌握了正确的使用方法和注意事项，并严格按照规程规定操作、使用和维护，就能够确保人身、设备和电网的安全。 2010年第3期 （总第138期）China Hi-Tech Enterprises NO.3.2010（CumulativetyNO.138） 中国高新技术企业 摘要：纳米模板具有独特的纳米数量级的多孔结构，其孔洞孔径大小一致，排列有序，分布均匀。以纳米模板合成零维纳米材料、一维纳米材料（纳米线，纳米管）具有制备效率高，可靠性好等优点，已成为纳米复制技术的关键之一。文章重点综述了近年来模板制备，模板合成中常用的模板类型及应用进展。 关键词：纳米材料；模板法；制备工艺；化合聚合；溶胶-凝胶沉积；化学气相沉积 中图分类号：0614文献标识码：A文章编号：1009-2374（2010）03-0178-02 自20世纪70年代纳米颗粒材料问世以来，80年代中期在实验室合成了纳米块体材料，至今已有20多年的历史，但真正成为材料科学和凝聚态物理研究的前沿热点是在80年代中期以后。纳米材料的研究大致可划分为三个阶段：第一阶段（1990年以前）主要是在实验室探索用各种手段制备各种材料的纳米颗粒粉体，合成块体（包括薄膜），研究评价表征的方法，探索纳米材料不同于常规材料的特殊性能。对纳米颗粒和纳米块体材料结构的研究在80年代末期一度形成热潮。第二阶段（1994年前）人们关注的热点是如何利用纳米材料已挖掘出来的奇特物理、化学和力学性能，设计纳米复合材料，这一阶段纳米复合材料的合成及物性的探索一度成为纳米材料研究的主导方向。第三阶段（从1994年到现在）纳米组装体系、人工组装合成的纳米结构的材料体系越来越受到人们的关注，正在成为纳米材料研究的新的热点。本文所要介绍的模板法制备纳米材料即为纳米组装体系的一种。 一、模板合成中常用的模板 （一）高分子模板 高分子模板通常是通过采用厚度为6～20μm的聚碳酸脂、聚脂和其它高分子材料经过核裂变碎片轰击使其出现损伤的痕迹，再用化学腐蚀方法使这些痕迹变成孔洞。膜中孔径可以达到微米级，甚至达到纳米级（最小达到10nm），孔率可达到109/cm2，孔分布是随机的、不均匀且无规律，并且很多孔洞与膜面倾斜和相互交叉。 由于高分子模板自身这些特征，使得用这些模板组装的纳米结构不能形成有序的阵列体系。同时由于存在很多的孔之间斜交现象，当人们理论模拟模板合成的纳米微粒的光学特性时，就会出现理论预计和现实情况不相符合的情形，例如，理论预示独立的金属微粒在某个特殊的波段吸收最强，然而，模板合成的这种金属纳米微粒间的物理接触可使这个最大吸收带移动200nm或更多。 （二）阳极氧化铝模板 阳极氧化铝模板（Anodic Aluminum Oxide，AAO）的制备，一般选用高纯铝片（99.9%以上），在硫酸、草酸、磷酸水溶液中经过阳极氧化后得到的。其纳米孔道内径统一，而且呈六方排列，管道密度可达1011/cm2，孔径可在几纳米到几百纳米之间可调。像六方液晶一样，AAO也能提供呈六方排布的孔道，因此用它可合成呈六方对称排列的纳米结构体系。 二、常用的模板合成方法 模板合成方法适用的范围很广，根据模板种类的不同，在合成时必须注意以下方面：（1）化学前驱溶液对孔壁是否浸润，亲水或疏水性质是合成组装能否成功的关键；（2）应控制在孔洞内沉积速度的快慢，沉积速度过快会造成孔洞通道口堵塞，致使组装失败；（3）控制反应条件，避免被组装介质与模板发生化学反应，在组装过程中保持模板的稳定性是十分重要的。下 浅谈模板法制备纳米材料 李宁1，刘晓峰1，孔庆平1，张文彦2 （1.中国兵器工业集团第521研究所，陕西西安710065；2.西北有色金属研究院纳米材料研究中心，陕西西安710016） !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 178 --
模板法及其在纳米材料制备中的应用
模板法及其在纳米材料制备中的应用 *** （************，******） 摘要：纳米材料的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应使其展现出许多特有的性质，在电子、环境保护、生物医药等领域具有广阔的应用前景。本文主要综述了软、硬模板法制备纳米材料的研究进展，重点介绍几种常见软模板法制备无机纳米材料的基本原理和主要特点，并在此基础上提出了模板法制备纳米材料需要解决的问题和应用前景。 关键词：模板法；软模板；硬模板；纳米材料 1 引言 纳米材料由于其本身具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等，展现出许多特有的物理性质、化学性质，在催化、医药、滤光、水体处理、光吸收、磁介质及新材料等方面具有广阔的应用前景而备受关注[1]。在纳米材料的制备研究中，研究人员一直致力于对其组成、结构、形貌、尺寸、取向等方面进行控制，以使得制备出的材料具备各种预期的或特殊的物理化学性质。基于此，近年来模板法制备纳米材料引起了广泛的重视，该方法基于模板的空间限域作用实现对合成纳米材料的大小、形貌、结构等的控制。由于模板法合成纳米材料相比于其他方法有如下显著的优点：（1）模板法合成纳米材料具有相当的灵活性、（2）实验装置简单，操作条件温和、（3）能够精确控制纳米材料的尺寸、形貌和结构、（4）能够防止纳米材料团聚现象的发生，从而引起了广泛的关注[2]。 2 模板分类 模板法根据其模板自身的特点和限域能力的不同又可分为硬模板和软模板两种。二者的共性是都能提供一个有限大小的反应空间，区别在于前者提供的是静态的孔道，物质只能从开口处进入孔道内部；而后者提供的是处于动态平衡的空腔，物质可以透过腔壁扩散进出[3]。 3 硬模板法制备纳米材料 硬模板是指以共价键维系特异形状的模板。主要指一些由共价键维系的刚性模板。如具有不同空间结构的高分子聚合物、阳极氧化铝膜、多孔硅、金属模板天然高分子材料、分子筛、胶态晶体、碳纳米管和限域沉积位的量子阱等。通过前驱体的填充、包裹等将模板的结构、形貌复制到产物中去，然后通过酸碱溶解、高温分解等去除模板，合成零维的纳米颗粒原子团簇，一维的纳米线、纳米管，二维的纳米薄膜乃至三维的纳米复合结构等一系列纳米材料。 3.1阳极氧化铝模板法制备纳米材料 20世纪90年代以来，随着自组装纳米结构体系研究的兴起，多孔阳极氧化铝膜（AAO）这种带有高度有序的纳米级阵列孔道的纳米材料受到人们的重视。人们将AAO作为模板来制备纳米材料和纳米阵列复合结构，并在磁记录、电子学、
小度写范文分解、合成练习法模板
分解、合成练习法 一年级前滚翻教学一直以来是低年级体育的难点。如何使学生快速突破这个难点?在进行了班级对比教学方法后，我发现利用分解、合成练习法能够很快能让学生掌握前滚翻的动作要领。我们知道前滚翻的动作要领是：蹲撑，两腿蹬直，同时曲臂、低头、提臀、团身向前滚翻。前滚时，头的后部、肩、背、臀部依次着垫，当背着垫时，迅速屈小腿。上体与膝部靠紧，两手抱小腿，向前滚动成蹲立。教学中我分别用了两个班进行对比实验。甲班我采用传统的教师讲解、师范、学生练习的方式，乙班我则采用将整个前滚翻的动作分解的办法，将整个滚翻动作分解为1蹲撑2提臀3低头4蹬腿5抱膝等五个步骤，然后再将这五个步骤连起来进行连贯练习，结果乙班只用了2～3个教时就顺利完成了教学任务，但甲班却花费了4个教时，学生动作还做不到位。虽然我也曾怀疑过班级学生之间的差异，但经过这两种教学方法的比较，我决定在丙班一半学生采用第一种方法，另一半学生采用第二种方法，结果我发现差异很明显，利用分解、合成练习法学习的同学不但动作要领掌握得好，动作还做得非常到位、漂亮。在进行分解动作时，我将动作要求和标准融进每一个大的动作里，比如：1蹲撑，要做到双脚并拢，腿也并拢，对于有的做不到的胖子，我要求他们用肘关节将膝关节夹紧，必须整个手掌撑地。在提臀环节，要求他们轻轻地抬起小屁股。低头环节，重点教体会学生抬头和低头的区别，要求学生低到能够从两腿间的缝隙处看到天空，也就是我们俗称的“胯下望天”。蹬腿环节，则要求学生两腿一起用力蹬地，这样克服了学生因为用力不均匀而导致的滚翻方向不正。抱膝环节，重点掌握抱膝时的团身成球动作的时机。通过以上各个环节的讲解示范和练习，学生很容易知道我每喊一个数字代表的动作以及每个动作的要求，在反复练习后，我再将这些分解动作
简易模板法制备有序介孔碳_邱会华
收稿日期：2009-07-27。收修改稿日期：2009-09-16。国家-广东联合基金资助项目(No.U0734005)。 ＊ 通讯联系人。E -mail ：tliuyl@https://www.360docs.net/doc/4a9648770.html, ；会员登记号：S060017521P 。第一作者：邱会华，女，24岁，硕士研究生；研究方向：纳米碳材料。 简易模板法制备有序介孔碳 邱会华 刘应亮＊ 曾江华 左诗笛 郑明涛 (暨南大学化学系，广州 510632) 摘要：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 、N 2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1261m 2·g -1，1.03cm 3·g -1。关键词：模板法；有序介孔碳；蔗糖中图分类号：O613.71 文献标识码：A 文章编号：1001-4861(2010)01-0101-05 Simple Template Method for Synthesis of Ordered Mesoporous Carbon QIU Hui -Hua LIU Ying -Liang ＊ZENG Jiang -Hua ZUO Shi -Di ZHENG Ming -Tao (Department of Chemistry,Jinan University,Guangzhou 510632) Abstract:Ordered mesoporous carbon materials were synthesized via a simple template method by adding sucrose to the sulfuric -acid -treated silica/P123triblock copolymer composite and followed by carbonization and removal of the silica.This technique is simpler and the cost is lower than the conventional hard template method.Besides,compared to other simple way,this technique avoids the disadvantage of low ordered structure of the mesoporous carbon caused by deficiency of carbon source.The samples were investigated by X -ray diffraction (XRD),high -resolution transmission electron microscopy (HRTEM)and nitrogen adsorption -desorption.The results show that the samples after crystallization maintain ordered mesoporous structure at various periods during the course of the synthesis.When the addition of sucrose is 1.5g,the highest ordered mesoporous carbon is obtained with highest surface area of 1261m 2·g -1and pore volume of 1.03cm 3·g -1. Key words:template method;ordered mesoporous carbon;sucrose 引言 有序介孔碳材料由于其具有高的比表面积、大的孔容和均一的孔径分布等特点，使其在催化、吸附、电化学等领域有着广泛的应用价值[1-3]。自1999 年Ryoo 等[4]以有序介孔硅MCM -48为模板，蔗糖为碳源合成出有序介孔碳CMK -1以来，介孔碳材料 的发展进入了一个新的时期。随后很多科学家通过不同的方法合成了一系列的有序介孔碳材料，如 CMK -3[5]、CMK -5[6]、COU -1[7]、FDU -15[8]等，其方法可分 为硬模板法和软模板法[9]。硬模板法所得到的介孔碳材料为无机模板的反相复制，软模板法所得的介孔碳材料为正相结构，在应用方面各有其优势。但硬模板法合成过程耗时长，步骤繁多，其首先需要 第26卷第1期2010年1月 Vol ．26No ．1101-105 无机化学学报 CHINESE JOURNAL OF INORGANIC CHEMISTRY