介孔材料简介及其制备方法

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介孔材料的制备与性质表征

介孔材料的制备与性质表征

介孔材料的制备与性质表征随着科技的不断进步,各种新材料的研发和应用层出不穷。

其中,介孔材料因其特殊的物理和化学性质备受关注。

介孔材料是一类孔径在2~50 nm之间的微孔材料,相对于传统的微孔材料其孔径更大,分布更均匀。

本文将从介孔材料的制备和性质表征两个方面进行探讨。

一、介孔材料的制备介孔材料的制备主要分为模板法和自组装法两种方法。

1. 模板法模板法是制备介孔材料最常用的方法之一。

它的原理是在介孔材料的表面以模板为模型来构造孔道。

通常有硅凝胶、有机高分子和硬模板等多种模板可供选择,其中硅凝胶和有机高分子是最为常用的。

- 硅凝胶法硅凝胶法又称Sol-Gel法,是一种将液态前驱体制备成凝胶后再进行处理的方法。

该法主要分为三个步骤:首先将硅源与溶剂混合,形成可溶凝胶体系;然后在凝胶体系中添加催化剂,使其溶胶逐渐聚合形成凝胶;最后通过真空干燥或高温处理,去掉有机物,形成介孔材料。

- 有机高分子法有机高分子法是一种利用溶液内的溶剂蒸发作用,在有机高分子的作用下形成介孔材料的方法。

在该法中,有机高分子作为模板,与硅源和其他添加物混合后形成溶液。

然后将溶液蒸发至干燥,可得到有机高分子模板的介孔材料。

2. 自组装法自组装法是指分子或离子在一定条件下自发地形成有序结构的方法。

常见的自组装法有马来酰亚胺-胺(MA-AM)法、高分子抗蚀剂(PAA)法等。

- MA-AM法MA-AM法是利用马来酰亚胺和胺类化合物形成介孔材料的方法。

该法需要在一定条件下使MA-AM溶液自组装成有序的介孔材料结构。

- PAA法PAA法是利用高分子抗蚀剂形成介孔材料的方法。

该法需要在高分子抗蚀剂的作用下,在一定条件下形成介孔材料。

二、介孔材料的性质表征介孔材料的性质通常包括形态结构、孔径大小和比表面积。

1. 形态结构介孔材料的形态结构通常分为泡沫状、颗粒状等。

这些形态的结构对于介孔材料的应用有着重要的影响。

例如,泡沫状介孔材料可作为填充剂用于增强材料中,而颗粒状介孔材料则可用于催化剂的载体。

新型介孔材料的制备及应用

新型介孔材料的制备及应用

新型介孔材料的制备及应用近年来,人们对新型介孔材料的制备及应用进行了广泛的研究。

介孔材料具有大比表面积、可调控孔径、高活性和分子筛效应等优点,使其在催化、吸附、分离等领域得到了广泛的应用。

本文将就新型介孔材料的制备方法和应用领域进行讨论。

一、制备方法1. 水热法水热法是介孔材料制备的一种经典方法。

其主要原理是在高温高压的条件下,通过溶胶-凝胶过程形成类似于胶凝状态的分散相,再在相应的条件下形成介孔结构。

水热法制备介孔材料的过程中,反应时间、温度、pH值和模板的选择等因素均对产物的化学组成和孔结构大小有较大的影响。

通常采用硅酸盐作为主要的原料,同时加入表面活性剂和有机模板剂来控制孔径。

2. 溶液凝胶法溶液凝胶法是另一种常见的制备介孔材料的方法。

该方法主要基于凝胶化过程,先将适当比例的硅酸盐和表面活性剂在溶液中混合,然后通过控制pH值、温度和反应时间等条件,在凝胶化过程中形成介孔结构。

溶液凝胶法制备的介孔材料,其孔径和孔大小可通过适当调整硅酸盐和表面活性剂之间的配比来控制。

3. 模板法模板法是介孔材料制备中的一种重要方法。

其基本原理是利用模板微孔结构在硅酸酯水解聚合反应中形成的孔道,以形成介孔材料。

一般来说,模板法可分为软模板法和硬模板法两种。

软模板法以有机物为模板,通过调整反应条件可实现不同孔径的介孔材料制备。

硬模板法则采用常见的无机盐为模板,通过溶出或烧蚀来得到所需的介孔材料结构。

二、应用领域1. 催化剂介孔材料具有大比表面积和可控孔径结构的优点,使其在新型催化剂的研究中具有重要的应用价值。

通过精细的制备条件及孔径的控制,可以制备出多种介孔催化剂。

目前最为常见的介孔催化剂之一是介孔复合氧化还原催化剂,其具有普遍高的抗氧化性和催化活性。

同时,介孔材料的生物相容性较好,可以应用于皮肤病治疗和生物医学领域。

2. 吸附材料由于介孔材料具有大比表面积和分子筛效应,因此也被广泛应用于吸附材料领域。

例如在能源行业,针对废水中的重金属离子或污染物,介孔材料可以有效地吸附这些有毒有害物质。

模板法制备介孔材料及其在催化领域中的应用

模板法制备介孔材料及其在催化领域中的应用

模板法制备介孔材料及其在催化领域中的应用介孔材料是一种具有孔径在2-50nm之间,较高比表面积和较高孔隙度的材料。

具有这些特征的介孔材料在科学和工业领域中有广泛的应用,例如在催化、分离、吸附、传感等方面。

在制备介孔材料的方法中,模板法是应用最广泛的方法之一。

一、模板法的基本原理模板法是一种制备介孔材料的方法,它利用一种孔径大小和形状相似的模板,将模板与介孔材料合成前体物混合,并通过一定的处理方法,使模板从介孔材料中被去除。

模板的多样性(包括多孔材料、高分子、生物大分子等)和高度可控性使得模板法被广泛应用于介孔材料的制备中。

常见的模板材料有硬模板和软模板。

硬模板通常指的是一些具有强结构稳定性的材料,例如有序介孔材料的模板一般是二氧化硅或碳,而软模板则指一些比较活性的高分子或小分子化合物,例如PEG、P123和直链烷烃等。

二、模板法制备介孔材料的常见方法模板法制备介孔材料的方法有多种,其中主要包括硬模板法、软模板法和筛分法。

硬模板法:硬模板法是利用一定孔径和形状的硬模板,如介孔二氧化硅(MS)和有序介孔碳(CMK-3),将模板与预制介孔材料合成前体混合制备介孔材料。

其中,模板被去除通常采用酸或氧化剂等方法。

软模板法:软模板法是指利用高分子材料、生物分子等作为软模板制备介孔材料。

例如,通过P123在水和硅源之间的结构调控作用,可以制备出介孔二氧化硅。

筛分法:筛分法主要是指通过筛网或筛子等筛分作用,来选择孔径大小大于模板孔径的前驱组分,制备介孔材料。

筛分法主要适用于大孔介孔材料的制备。

三、模板法制备介孔材料在催化领域中的应用近年来,介孔材料在催化领域中得到了广泛的应用。

利用不同的模板法可制备出具有不同孔径和形态的介孔材料,这样就可以为催化反应提供不同类型的催化剂支撑,从而实现催化反应的高效和可控。

下面我们来看看模板法制备的介孔材料在催化领域中的应用。

1. 催化剂的支撑利用硬模板法制备的介孔材料具有很好的孔道结构和高比表面积,可以作为各种催化剂的理想载体,并且具有很强的化学稳定性。

介孔材料制备技术及其应用

介孔材料制备技术及其应用

介孔材料制备技术及其应用随着现代科学技术的不断进步,各种高级功能材料应用的广泛开发和研究促进了各个领域的发展。

其中,介孔材料作为一种新型磷酸盐材料,其具有孔径分布广、孔体积大、表面积大、结构调控性好、表面活性特别强等显著特点。

介孔材料的这些特性决定了它在多个领域的应用前景。

本文旨在介绍介孔材料制备技术、材料结构及其在催化、吸附等方面的应用。

一、介孔材料的制备技术1. 模板法模板法是制备介孔材料的经典方法。

在该方法中,通过将表面活性剂(或无机分子)作为介孔材料的模板来制作出介孔材料。

这些模板可以穿过孔道进入介孔材料的基质,并在介孔材料中形成无定型的孔洞结构。

在制备过程中,表面活性剂与一种含有硅和有机溶剂的混合物一起经过水解和缩合等反应最终生成介孔材料。

2. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法顾名思义,是由溶胶团簇到凝胶的一个过程,是无机化合物制备介孔材料的方法之一。

在制备介孔材料中,凝胶通常是由硅酸四酯水解制得,可被进一步热处理来获得介孔材料。

通过控制溶胶-凝胶法获得的碳氢比,可以控制介孔材料的孔径和孔长径之比。

3. 溶剂热法溶剂热法是介孔材料制备的另一种方法。

在这种方法中,先制备出高温的液晶相(Lyotrope phase),然后将材料冷却到室温,从而形成介孔材料。

虽然溶剂热法制备的介孔材料中孔径分布较广,但是与模板法相比,其制备过程要简单、操作较方便。

因此,该方法仍被广泛应用在实际生产中。

二、介孔材料的结构介孔材料具有大的比表面积和高的孔径结构,在不同的材料结构和性质方面都得到了广泛的研究。

在介孔材料中,孔直径分布在2-50纳米之间;孔壁厚度约为数纳米到数十纳米之间。

由于介孔材料中孔道的大小和分布是可以调控的,在制备过程中可以控制介孔材料的结构和性能。

三、介孔材料的应用1. 催化材料介孔材料可以作为催化剂的载体。

在催化过程中,排气中的反应产物通过介孔材料中的孔道进行扩散,从而得到更高的反应效率。

种类繁多的催化剂都可以使用介孔材料作为载体,如铜、钼、铂、钴等。

介孔材料的合成范文

介孔材料的合成范文

介孔材料的合成范文介孔材料是一种具有大量孔隙的材料,其孔隙大小在2-50纳米之间。

这些材料具有很大的比表面积和可调控的孔隙结构,具有广泛的应用前景。

常用的介孔材料有介孔二氧化硅、介孔碳、介孔金属氧化物等。

溶胶-凝胶法是最常用的合成介孔材料的方法之一、该方法通过控制凝胶的成分、溶液的pH值和温度等参数来合成介孔材料。

溶胶一般由金属离子和有机物组成,可以通过溶剂挥发法或超临界干燥法将溶胶中的溶剂去除,得到介孔材料。

溶胶-凝胶法具有简单、灵活的特点,可以制备不同成分和形貌的介孔材料。

水热法是一种在高压、高温条件下合成介孔材料的方法。

该方法通常通过将溶液置于高温、高压反应器中,在控制好反应时间和温度条件的情况下,使溶液中的金属离子或有机物发生聚集,形成介孔结构。

水热法可以合成具有较高孔隙度、较大孔径的介孔材料,同时也可以控制介孔材料的形貌和晶相。

气相法是一种通过气相反应合成介孔材料的方法。

该方法通常通过将金属有机化合物或金属盐溶液蒸发在高温下,使金属离子或金属氧化物通过氧化、聚合等反应,形成介孔结构。

气相法合成的介孔材料具有较小的孔径和较高的线度比。

模板法是一种比较常用的合成介孔材料的方法。

该方法通常通过选择具有相应孔隙结构的模板,再将合适的材料填充进去,通过模板的去除得到介孔材料。

常用的模板包括有机模板剂、无机模板剂和生物模板剂。

模板法可以制备具有规则孔洞结构的介孔材料,并且可以控制孔径大小和孔壁厚度。

总的来说,介孔材料的合成方法有很多种,每种方法都有其特点和适用范围。

合成介孔材料的关键是掌握控制孔隙结构的方法和选择合适的材料。

随着研究的深入,对介孔材料的合成方法和应用前景的认识也将不断深化。

介孔材料的制备及应用研究

介孔材料的制备及应用研究

介孔材料的制备及应用研究近年来,介孔材料因其独特的孔结构和良好的表面活性,受到了广泛的关注和研究。

介孔材料具有比传统多孔材料更小的孔径、更高的孔隙度和更大的比表面积,这使得它们在化学、环境、材料等多个领域具有广泛的应用前景。

一、介孔材料的制备方法1. 模板法模板法是介孔材料制备中最为常用的方法之一。

该方法利用有机模板剂在介孔材料的制备过程中发挥引导孔道的作用,进而控制介孔材料的孔径和孔壁厚度。

有机模板剂包括软模板剂和硬模板剂,其中软模板剂如十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十二烷基硫酸钠(SDS)等,硬模板剂如胆甾烷和二甲基环己基胺等。

模板法简单易行,制备过程中使用的原料易得,但该方法需要考虑到模板剂的挥发和提取问题,同时,模板的选择对孔径和孔壁厚度也有较大影响。

2. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是介孔材料制备中另一种常用方法。

它利用一些化学反应前驱体和溶剂相互作用形成凝胶,经干燥和煅烧后得到介孔材料。

通常,硅酸乙酯(TEOS)是最常用的前驱体,而酒精、水等是常用的溶剂。

该方法制备的介孔材料孔径较小,孔分布均匀,孔径分布范围较窄,但该法制备过程需要较长时间,而且其机理尚不十分清楚。

3. 氧化还原法氧化还原法是利用还原剂在溶液中还原过渡金属或金属氧化物形成纳米粒子,然后以介孔模板得到具有高比表面积和介孔结构的材料。

该方法不仅可以控制孔径大小,还可以调节介孔材料的结构和形貌。

二、介孔材料的应用研究1. 催化剂介孔材料在催化剂领域有着广泛的应用。

由于较大的表面积和孔隙度,介孔材料具有很高的催化活性和选择性。

此外,利用模板法或其他方法可以制备出形貌不同、孔径分布不同的介孔材料,这也可以实现对催化反应的精确控制。

目前,介孔材料在汽车催化转化器、有机反应催化剂等方面得到了广泛应用。

2. 环境污染治理介孔材料在环境污染治理中也有着潜在的应用。

例如,利用介孔材料制备吸附材料,可以有效去除水、空气或土壤中的污染物质。

介孔材料的合成及应用

介孔材料的合成及应用

介孔材料的合成及应用介孔材料是一种具有大量纳米级孔隙的材料,拥有广泛的应用前景。

本文将介绍介孔材料的合成方法和应用领域。

一、介孔材料的合成方法1. 模板法合成介孔材料模板法是合成介孔材料的常用方法之一,其基本原理是使用一种可溶性的有机或无机模板,在它的作用下,介孔材料具有特定的孔结构、特定的晶型和形状。

由于模板法的原料成本低、易于操作、控制孔径和和孔结构,因此被广泛应用于介孔材料的合成中。

2. 溶胶-凝胶法合成介孔材料溶胶-凝胶法是一种基于化学反应的介孔材料合成方法。

它以无定形和有定形的先驱体为原料,在适当的氢氧离子浓度和温度下进行多连续骨架反应,最终得到孔径大小不等的介孔材料。

其优点是制备工艺相对简单、反应时间短。

但缺点是无法控制孔径和孔结构的大小和分布。

二、介孔材料的应用领域1. 催化剂介孔材料在催化剂领域中具有广泛的应用前景。

由于介孔材料微米级别的特定孔型和配合物种类,使其具备较高的光催化性能、质子传递反应和离子交换反应,在催化剂领域中具有巨大的潜力。

2. 吸附材料介孔材料具有大量的微小孔道,可以将具有大分子量的有机和无机颗粒物质的吸附性能得到很好的提高。

在环保处理、化学分离技术领域中有着广泛的应用,如石油催化剂的再生、废气处理等。

3. 药物释放载体介孔材料具有空间中结构复杂的孔道和可调控的孔径大小和分布,这些特性使其成为一种优良的药物缓释系统,可充分利用孔道吸附和承载药物,控制药物释放速率和时间,从而增强药物的治疗效果。

4. 电子显示器材料介孔材料的表面性质和空间结构的可调控特性使其具有良好的导电性和吸附功效,已广泛应用于LCD电子显示屏的制造行业。

五、总结介孔材料具有广泛的应用前景,不仅在环保、化学分离、药物控释等领域有着突出的表现,而且未来其在纳米材料、能源材料、电子信息技术领域中也会得到广泛的应用。

合成介孔材料过程中需注意控制不同操作参数对孔结构和孔径的影响,探索多种方法进行改进和优化。

介孔材料制备方法

介孔材料制备方法

介孔材料是具有高度有序的孔道结构和大比表面积的材料,广泛应用于催化、吸附、分离等领域。

以下是一种常见的介孔材料制备方法:
1.模板法(Template Method):
●选择合适的模板剂,如表面活性剂、聚合物或胶体颗粒。

●将模板剂与溶剂和适当的硅源混合,并形成凝胶或溶胶状态。

●在适当的条件下进行热处理或化学处理,使凝胶或溶胶发生凝胶化、溶胶凝聚或自
组装,生成介孔结构。

●最后,通过高温煅烧或其他处理方法去除模板剂,得到具有介孔结构的材料。

2.水热法(Hydrothermal Method):
●将适当的硅源和溶剂混合,形成溶胶状态。

●在高温高压的水热条件下进行反应,通过水热作用促使硅源在溶液中形成介孔结构。

●冷却后,收集和洗涤产物,经过干燥和煅烧等步骤,得到最终的介孔材料。

3.氧化物模板法(Oxide Template Method):
●制备具有有序孔道结构的氧化物颗粒,如二氧化硅或氧化铝。

●将这些氧化物颗粒与硅源等混合,并形成凝胶状或溶胶状。

●在适当的条件下进行热处理或化学处理,使凝胶或溶胶发生凝胶化、溶胶凝聚或自
组装,生成介孔结构。

●最后,通过酸洗或其他方法去除氧化物模板颗粒,得到含有介孔结构的材料。

以上是常见的介孔材料制备方法之一,不同的方法适用于不同的材料和应用需求。

在实际制备过程中,可以根据具体情况进行调整和改进。

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增刊1介孔材料简介及其制备方法宋磊(新疆有色金属研究所乌鲁木齐830000)摘要介孔材料是一类具有均匀孔道,孔径在2~50nm之间的吸附剂或薄膜类物质,它们在精细化工、石油及天然气加工、吸附与分离等领域均有广泛的应用。

由于有优越的性能,介孔材料已成为研究的热点。

孔材料的许多优异性能使其成为材料研究的热点。

本文综述了近年来介孔材料的制备方法,包括模板法、溶胶-凝胶法、水热法、沉淀法、硬模板法等;同时简要介绍了其在吸附、催化、电极、电客、信息储运和医药基因工程方面的应用。

关键词介孔材料制备1引言无机多孔材料是具有较大比表面积和孔容的材料,在精细化工、石油及天然气加工、吸附与分离等领域均有着广泛的用途,其中介孔材料在工业生产过程中有较好的应用前景。

典型介孔材料有普通的SiO2气凝胶、微晶玻璃、沸石分子筛、M41S系列介孔材料等,它们的孔径范围较大,是良好的催化剂载体和研究介孔吸附的模型化合物。

多孔材料是20世纪发展起来的崭新材料体系,其显著特点是:具有规则排列、大小可调的孔道结构及高的比表面积和大的吸附容量。

按照国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)的定义,孔径<2nm的多孔材料为微孔材料,>50nm的多孔材料为大孔材料,介于2~50 nm的多孔材料为介/中孔材料。

微孔材料孔径太小,限制了较大分子进入其孔隙或在孔腔内形成的大分子不能快速逸出,从而大大限制了其实际应用范围;对于大孔材料,虽然其孔径尺寸大,但同时存在着孔道形状不规则、尺寸分布过宽等缺点;而介孔材料不仅孔径适中、具有较大的比表面积和壁厚、且具有较高的热稳定性和水热稳定性。

在性能上,由于其量子限域效应、小尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应、以及介电限域效应而体现出许多新的性质,因而在催化分离和吸附等方面以及在光电子学、电磁学、材料学、环境学等领域具有广阔的应用前景。

2介孔材料简介介孔分子筛是一类具有均匀微孔,孔径与一般分子相当的吸附剂或薄膜类物质,具有分子筛作用的物质很多,其中应用最广的是沸石。

沸石分子筛已广泛应用到石油化工、冶金、金属加工、机械制造、电子、冷冻、医药、真空技术、原子能、农业、环境保护等各领域,成为国民经济中一种重要的材料[2]。

沸石分子筛是一种多孔无机铝硅酸盐结晶材料,具有优良的离子交换吸附性能、热稳定性能和催化性能,常被作为催化剂材料、吸附剂、离子交换剂和各种新型功能材料。

目前,沸石分子筛的主要合成方法有水热法、微波法和蒸气相法等,但无论采用哪种合成方法,制备的分子筛产品都是极细粉末状产品,一般只有几微米。

细小粉末状的沸石分子筛晶体虽然具有上述良好的性能,但是在工业中使用极不方便,因此必须将其制备成具有一定形状和尺寸的聚集体,一般是沸石分子筛粉末中加入20%~60%的黏结剂,制成具有一定强度和形状的颗粒。

可是黏结剂的加入会相应降低沸石分子筛前述的各种性能,因此这是目前沸石分子筛应用中存在的矛盾性问题[3]。

而另一类常见的介孔材料就是介孔SiO2材料,它包括有序、无序两大类,其中有序介孔材料又分为纳米量级有序介孔材料和宏观尺度有序介孔材料两类。

由于介孔SiO2材料所具有的规则可调节的纳米孔道结构,可作为纳米粒子的“微型反应器”,为科学家从微观角度研究纳米材料的小尺寸效应、表面效应及量子效应等性能提供了物质基础。

采用多种纳米结构自组装技术合成结构便于剪裁的多孔SiO2材料已经成为当今国际上众多领域研究的一个热点[4]。

3介孔材料的性质与分类介孔分子筛有一些其他多孔材料所不具备的优异性质:新疆有色金属1222011年新疆有色金属(1)具有高度有序的孔道结构,基于微观尺度上的高度孔道有序性;(2)孔径呈单一分布,且孔径尺寸可以在很宽的范围内调控(1.3~30nm);(3)可以具有不同的结构、孔壁(骨架)组成和性质,介孔可以具有的不同形状;(4)经过优化合成条件或后处理,可具有很好的热稳定性和水热稳定性;(5)无机组分的多样性;(6)高比表面,高孔隙率;(7)颗粒可能具有规则外形,可以具有不同形体外貌,并且可以控制;(8)在微观结构上,介孔材料的孔壁为无定形;(9)广泛的应用前景,如大分子催化、生物工程、选择吸附、功能材料等。

有序介孔分子筛能够达到很大的比表面积和孔体积,这是介孔分子筛的一大优势。

无定形孔壁有它的劣势(低的水热稳定性和低的酸强度等),同时也有它特殊的优势,对结构(孔径、孔的连通、窗口等)的限制较小,容易对材料的结构进行微调,还有它对骨架原子的限制比沸石小得多,容易参杂、修饰及扩展到其他化学组成。

从材料科学的角度来看,具有周期性结构的介孔分子筛材料按它们的组成和结构可以被划分成以下五类:(1)具有不同孔道网络结构、孔尺寸以及孔体积的介孔氧化硅材料;(2)表面改性的介孔氧化硅材料;(3)孔壁中含有有机成分的介孔氧化硅杂化材料;(4)孔壁中含有其他金属(杂原子)的介孔氧化硅材料;(5)非硅基无机介孔材料。

4介孔材料的制备方法4.1表面活性剂模板法以表面活性剂为模板合成无机微孔或介孔材料早已受到了人们的重视。

最初,Kresge[5]等用非离子表面活性剂液晶为模板,合成了有序生长的介孔SiO2分子膜。

Attard等也采用液晶为模板合成了六角形介孔SiO2材料。

Bagshaw等则用非离子表面活性剂聚乙烯氧化物(PEO)为模板制得了介孔分子膜。

Zhao等用三嵌段共聚物:聚乙烯氧化物-聚丙烯氧化物-聚乙烯氧化物(PEO-PPO-PEO)为模板合成了具有有序结构的介孔SiO2材料。

后来学者对此技术加以发展来制备有机无机复合纳米材料。

Shea等将双(三乙氧基甲硅烷基)芳香基单体或乙炔基单体等天然构件与正硅酸四乙酯(TEOS)反应,制得了网络状的有机无机纳米复合材料,但是由于所得的孔径分布不均匀,极大限制了应用。

Feng等用十六烷基三甲基氯化铵/氨水(CTAC/OH)与硅酸盐和1,3,5-三甲基苯溶液相互反应,在修饰剂三(甲氧基)巯基丙烯基硅烷(TM M PS)的协同作用下获得了有序生长的介孔SiO2材料。

Asefa等用双(三乙氧基甲硅烷基)乙烯(BTE)和TEOS的混合物与十六烷基三甲基溴化铵(CTABr)反应,制备出了具有周期性介孔的有机SiO2复合体。

4.2胶态晶体模板法胶态晶体是一种具有三维周期性结构的物质,一般可通过增大胶粒的体积来获得;也可以聚合物薄膜为模板,将微粒缓慢沉降在上面而获得了胶态晶体。

Velev[6]等用聚苯乙烯(PS)乳液制备而成的胶态晶体为模板,并采用原位官能化的方法诱导SiO2微粒进行聚合生长,制得了多孔的、有序生长的SiO2材料;后来有学者利用聚甲基丙烯酸甲酯(PM MA)为胶态晶体模板也合成了介孔SiO2材料。

Johnso等则直接采用无机的SiO2胶态晶体为模板,通过对纳米级的SiO2粒子加压成球,经高温烧结处理,并将引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)和聚合单体二乙烯基苯(DVB),或乙二醇二异丁烯酸盐(EDMA),或二者的混合物填充到模板的空隙中,干燥,卸除模板,可制得孔径可调的介孔聚合物材料。

Caruso等用PS胶体粒子为模板,通过静电作用将SiO2和聚二丙烯基二甲基氯化铵(PDADMAC)和SiO2自组装到模板上,经过煅烧和并在四氢呋喃溶液中溶解,则可得SiO2-聚合物混合体的空心球。

该方法可通过控制吸附在模板上的SiO2-聚合物的层数来获得不同厚度的空心球。

4.3乳液模板法乳液体系是一个包含有水、有机物及表面活性剂的热力学稳定的混合体。

由于其分散相的尺寸在纳米数量级,因而表现出宏观均匀性。

乳滴都具有高度的变形性,这可以使无机凝胶在陈化和干燥阶段不至于出现因为体积收缩而造成的开裂或破碎现象,同时乳滴为液相,完成为模板任务后很容易清除。

Imhof[7]等即采用了乳液为模板,运用Sol-Gel法制得了孔径可控的(50nm~1mm)、有序生长的大孔SiO2材料。

123增刊1(上接121页)正是由于稻壳灰中含有大量的二氧化硅,因此可以对稻壳灰中的二氧化硅加以综合利用,这也将大幅的提高稻壳灰的附加值,真正实现变废为宝。

参考文献〔1〕郑永康.稻壳的综合利用[J].宁波化工,1996,(1):43-44.〔2〕王万森,姚学仁.农业废弃物稻壳生产活性碳及水玻璃的研究[J].再生资源研究,2003,(1):34-36.〔3〕高汉忠,叶慧梅.稻壳水泥混凝土[J].混凝土.1996,(3):41-43〔4〕卫延安,朱永义.提高稻壳灰制备活性炭、白炭黑质量的方法研究[J].郑州工程学院学报.2003.24(1):61-63;67.〔5〕王象民.稻壳灰在硅橡胶中的应用[J].橡胶参考资料,2002,32(1):2l-23.〔6〕杨先和.稻壳内高纯度SiO 2的提取及其应用前景[J].无机材料学报,1992,7(3):379-383.〔7〕戴志成.硅化合物的生产与应用[M ].成都:成都科技大学出版社,1994.〔8〕李胡,陈正行.稻壳制备活性炭的研究[J].粮油加工与食品机械,2004,(10):55-57.〔9〕洪庆慈.新型吸附剂稻壳灰性能研究[J].中国油脂,2002,27(1):29-30.收稿:2011-03-284.4生物模板法过程仿生是材料合成制备的一个前沿热点领域,目前生物模板法合成介孔氧化硅主要包括细菌模板和动物组织模板。

Davis 等用细小杆状细菌为模板,利用其中干燥空气和水中环境里肌体变化等微生物特性,成功地获得了有序生长的介孔SiO 2材料。

Ogasawara[8]等将乌贼骨去矿化后,加入硅酸钠溶液中即可得到氧化硅复合材料,经煅烧去掉有机成分后可得到有序氧化硅。

去矿化的乌贼骨在反应过程中实际起到了模板作用。

4.5其他制备方法Vos [9]等将SiO 2涂敷在a-Al 2O 3薄膜(孔径约160nm)衬底上,干燥并在一定温度下煅烧后获得了高选择性无结构缺陷的SiO 2微孔薄膜(孔径<2nm)。

Lu [10]等采用界面蒸发诱导自组装技术,在SiO 2溶胶、表面活性剂、乙醇和水溶剂均匀体系中产生SiO 2气溶胶,经干燥等程序便可制备出了高度有序的具有六角形、三角形或具有囊状结构的介孔SiO 2材料。

利用该技术制备,若在初始的混合溶剂中添加金属复合物或有机染料等物质,便可得合成纳米复合物粒子。

Morris 等发现:若对上述过程进行超临界干燥,复合体将保持湿凝胶的高多孔性,且在复合体中的粒子的表面及体积性质不会改变,通过改变加入的粒子的体积分数就可以调整复合气凝胶的传输特性。

5结语现如今,介孔材料已引起人们越来越多的关注,成为了一个新兴的热点研究领域。

虽然其制备方法多种多样,但如何精确控制介孔结构的尺寸、形貌和提高介孔材料的稳定性以使其更好的为人类所利用是人们急需努力的方向。

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