海胆状无机中空微球的制备及其在光催化方面的应用进展

无机半导体光催化材料在解决能源短缺和环境污染方面具有重要应用,将一维纳米棒和零维纳米颗粒结合在一起形成的海胆状无机中空微球,因具有高的比表面积和孔隙率近年来成为研究的重点。根据海胆状无机中空微球中海胆部分生长过程的不同,从分步法与同步法的角度综述了ZnO、TiO_2、CuO、MnO_2、Fe_3O_4等海胆状无机中空微球的制备进展,然后总结了海胆状无机中空微球在光催化领域的应用进展,最后展望了海胆状无机中空微球今后的发展前景。     

双壳层无机中空微球的研究进展:制备方法、形成机理及应用

双壳层无机中空微球具有低密度、高比表面积、多级反射及可以容纳客体分子等特点,被广泛用于环境保护、生物医药、电子等领域。模板法具有简单、重复率高、预见性好等诸多优点,在制备双壳层无机中空微球的过程中被广泛采用。首先综述了硬模板法和软模板法两种传统模板法制备双壳层无机中空微球的研究进展,并在此基础上对溶胶-凝胶和液相沉积两种壳层形成机理及层层自组装法和一步法两种壳层形成方式进行了总结,最后介绍了双壳层无机中空微球在光催化、太阳能电池、锂离子电池及生物医药等领域的应用进展,并对双壳层无机中空微球的发展前景进行了展望。     

中空氧化锌微球的制备及应用研究进展

中空ZnO微球具有密度低、比表面积大、渗透性好、光电性能优异等特点,受到科研工作者的广泛关注。综述了中空ZnO微球的制备方法及其应用领域,首先,主要阐述了硬模板法、软模板法、自模板法和无模板法4大类制备方法的研究进展,其次,介绍了中空ZnO微球在光催化、太阳能电池、气体传感器及生物医药等领域的应用进展,最后,对中空ZnO结构材料的发展前景进行了展望。     

纳米TiO2微球的制备及其光催化性能研究

以四氯化钛为钛源,采用无模板溶剂热法合成了纳米TiO_2微球,采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)、N_2吸附-脱附等分析方法对样品进行表征,考察水热反应时间对纳米TiO_2微球的形成及光催化降解气相苯的影响。结果表明:纳米TiO_2微球是由锐钛矿相纳米颗粒自组装形成的分级微/纳结构,光吸收出现"蓝移",比表面积高达239.2m~2/g;纳米TiO_2微球的结构参数对其最终的光催化性能影响较大,在水热温度180℃、水热反应时间24h条件下制备的纳米微球表现出最高的光催化活性,其矿化率高于商用P25TiO_2近2倍;纳米TiO_2微球优异的光催化性能得益于其优良的结晶度、相对大的比表面积和丰富的介孔结构。     

二氧化锡纳米中空球制备研究进展

综述了近年来纳米二氧化锡中空球的制备方法,包括硬模板法、软模板法、溶胶-凝胶法、水热法、奥斯特瓦尔德熟化法、一步烧结法、超声喷雾热解法等。对纳米二氧化锡中空球材料的发展前景和制备方法进行了展望。     

p-n异质结NiO/TiO2纳米复合材料的构建及应用研究进展

TiO_2和NiO分别作为n型和p型半导体材料,通过复合构建p-n异质结NiO/TiO_2纳米复合材料可以促进光生电子-空穴对的分离,从而提高光电性能。综述了不同形貌的p-n异质结NiO/TiO_2纳米复合材料的构建,如纳米球、纳米棒和纳米带等,以及其在光催化、锂离子电池、染料敏化太阳能电池和传感器等领域中的最新研究进展。     

暴露高能晶面TiO_2空心微球的制备及其光催化性能

目前二氧化钛(TiO_2)空心微球制备方法主要为模板法,步骤繁琐,模板难去除。采用一步水热法制备暴露(001)晶面的TiO_2空心微球,水热温度为200℃,水热时间12h,通过改变氟和钛的物质的量的比来控制TiO_2的形貌。采用XRD、FESEM、TEM、EDS等方法对样品的晶体结构、微观形貌进行表征。以罗丹明B为模拟污染物,采用紫外分光光计测定污染物的吸光度,评价了样品紫外光光催化降解罗丹明B的活性,当氟和钛的物质量的比值为2时,制备得到具有暴露(001)晶面的TiO_2空心微球,并且表现出了最佳的光催化活性。光催化反应40min,对10mg/L的罗丹明B的降解率达到95%。     

“核-壳-冠”聚合物胶束模板合成无机中空纳米材料的研究进展

无机中空纳米材料由于其低密度、高表面/体积比、低热膨胀系数等特点,近年来在催化、锂电池电极材料、药物输送等诸多领域显示出了突出的应用潜力。目前,此类材料的制备方法中,应用最为广泛的是模板法。早期的模板法多采用硬模板法,硬模板一般包括金属晶体、二氧化硅纳米球和PS乳胶纳米球等,但该方法存在因合成工艺步骤复杂导致的产物产率较低,以及模板去除时外壳结构脆弱等缺点。为克服上述缺点,后续的研究主要转向软模板法,常见的软模板包括乳液液滴、表面活性剂胶束和嵌段共聚物胶束等。然而,近年来的研究发现,当采用乳液液滴或者表面活性剂胶束作为软模板来制备无机中空纳米材料时,由于上述软模板的可变形性,会导致所制备的无机中空纳米材料的形态和分散性较差。基于这些发现,后续的研究又相继转向利用两亲性分子来合成无机中空纳米材料。两亲性分子可自组装为有序的球形等形状的胶束,这些胶束主要由单分子、AB二嵌段、ABA三嵌段共聚物等形成"核-冠(Core-corona)"结构,嵌段共聚物胶束可以为中空纳米结构提供相对更刚性的空心支架,从而实现更好的尺寸和形状控制。但是,实验发现,采用此类胶束的冠(Corona)作为外壳形成的模板时,胶束的冠区域会因为吸收无机壳层材料的前驱体而变得不稳定,易导致严重的团聚现象。因此,目前最新的一些研究成果主要通过新开发三组分ABC三嵌段共聚物来克服上述软模板的缺陷,ABC三嵌段共聚物胶束可以为无机纳米组装体提供比AB二嵌段和ABA三嵌段共聚物更多样的形态和功能特征,而且无机材料的前驱体被刻意选择性地吸附到胶束的壳层(Shell)区域,保证了胶束的冠区域免于被无机前驱体沉积,从而极大地提高了整个胶束的稳定性,避免了产物发生严重的团聚。目前,采用PS-PVP-PEO、PS-PVMP-PEO、PS-b-PAA-b-PEO等不同形式的ABC三嵌段共聚物形成的"核-壳-冠(Core-shell-corona)"聚合物胶束,已成功制备了中空氧化硅纳米球、金属氧化物中空纳米球、中空氧化钛纳米球、含金属氧化物在其空腔的中空介孔二氧化硅纳米结构等。在这些无机中空结构的制备过程中,聚合物胶束的核区域主要作为中空空核形成的模板;壳区域主要作为无机前驱体溶胶-凝胶反应的反应区;冠区域起到稳定胶束的作用。本文归纳了应用"核-壳-冠"聚合物胶束制备无机中空纳米材料的研究进展,分别对聚合物胶束模板的发展情况、不同结构的无机中空纳米材料的制备方法和机理等进行了介绍,并着重介绍了无机中空纳米材料在锂电池电极材料、催化以及药物输送等领域的应用情况,以期为发展更优异的无机中空纳米材料制备方法和进一步拓展该类材料的应用提供参考。     

聚合物/无机纳米粒子复合微球化学制备的研究进展

聚合物/无机纳米粒子复合微球,具有良好的可设计性、流动性、热稳定性、功能基表面特性等优良的综合性能.聚合物/无机纳米粒子复合微球的形貌、粒径及分布、表面结构等可根据制备方法发生显著变化,从而影响其理化性能.本文综述了乳液聚合法、悬浮聚合法、分散聚合法、两步复合法、自组装法、物理诱导和模板辅助法等化学方法在制备聚合物/无...     

纳米级TiO_2中空球的制备

以聚苯乙烯(PS)乳液为模板,首先合成了PS/TiO_2复合微球,采用回流溶解出PS模板的方法,制备出纳米级TiO_2中空球。探讨了不同单体浓度、引发剂用量、乳化剂用量以及反应温度对聚苯乙烯乳液的影响。利用XRD、TG、BET、IR和UV-Vis手段对合成的纳米颗粒进行了表征。研究发现80℃下,单体浓度占总质量的20%、引发剂和乳化剂分别为单体质量的0.3%和3%、回流时间为12h时,可以得到外径为180nm、比表面积为283.4m2/g的TiO_2中空球,且中空球的壳层由大量粒径为8~10nm的TiO_2颗粒紧密堆积而成。     

低温无模板法制备TiO2多孔球及其光催化性能研究

以钛酸四丁酯为钛源,乙二醇和丙酮为溶剂,以低温无模板法制备纳米TiO_2多孔微球。XRD分析可知,随着沸水处理时间的增长,纳米晶粒TiO_2多孔微球的晶化程度逐渐提高。沸水处理120 min时得到的锐钛型TiO_2已具有较高的晶化程度。TEM和SEM研究表明,经沸水处理后的有机前驱体表面由光滑转变粗糙,多孔结构形成。BET数据分析表明,在其它相同条件下,沸水处理120 min时得到的纳米晶粒TiO_2多孔微球具有较高的BET比表面积,且介孔体积较大,表面反应活性位点较多,更有利于对RhB的吸附。光催化结果表明,沸水处理120 min时得到的的TiO_2多孔微球具有较好的光催化活性,其一级反应速率常数为沸水处理30 min时得到的纳米晶粒TiO_2多孔微球的11.29倍,为P25的1.74倍。这是由于纳米晶粒TiO_2多孔微球的介孔结构和较高的比表面积能引入更多的表面反应活性位点所致。     

PbS量子点修饰中空CeO2复合微球及光催化降解罗丹明B性能研究

制备了PbS量子点(PbSQDs)修饰的中空CeO₂微球(PbS@h-CeO₂)。通过SEM、(TEM、XRD和XPS测试复合材料的形貌和结构，通过UV-Vis、电化学和稳态荧光测试其光电性能。结果发现，复合材料为直径约700～800nm的中空纳米微球。对复合材料进行光催化降解RhB的性能测试表明，PbS@h-CeO₂-30在30min暗吸附和150min可见光照条件下可去除78.4%的RhB,同样条件下h-CeO₂只能去除37%的RhB。结果表明，引入PbSQDs修饰h-CeO₂后，通过量子点调节光的吸收范围，提高光生电子-空穴的分离效率，从而提高光催化性能。最后推导出其催化增强机理。     

空心磁性微球负载La掺杂TiO_2的制备和光催化性能

以自制的粒径均一的分散P(St-AA)聚合物微球为模板,制备了P(St-AA)/Fe_2O_3纳米颗粒,热处理后获得纳米磁性空心微球;在用溶胶-凝胶法制备La掺杂TiO_2基础上,制备了以磁性空心微球为载体的空心磁性微球负载La掺杂TiO_2。紫外光催化实验结果表明,该产品降解亚甲基蓝的效率优于同等条件制备的La掺杂TiO_2。     

二氧化硅/MeFe_2O_4中空复合微球的制备、结构及其磁性能

采用磺酸基团官能化中空二氧化硅微球为模板,通过化学共沉淀法,将尖晶石铁氧体(MeFe2O4)包覆在中空二氧化硅微球表面,制备出二氧化硅/MeFe2O4中空复合微球。利用TEM、XRD和样品振动磁强计对中空复合微球的形貌、结构和磁性能进行表征。实验结果表明,通过调节三价铁盐与二价金属离子之间的比例可以将尖晶石铁氧体的粒径范围控制在15nm以下。所制备的复合中空微球具有优良的软磁性。当金属离子总浓度为0.10mol/L时,复合微球的饱和磁化强度可达9.75Am2/kg。     

模板法制备新型有机-无机复合微球材料研究进展

依据维系模板作用力的特点,将模板分为以分子间或分子内的弱相互作用维系特异形状的软模板和以共价键维系特异形状的硬模板.并对软模板法和硬模板法制备各种有机-无机复合微球的最新研究给予了较系统的总结和评述.     

中空ZnO微球的制备及其光催化性能

以葡萄糖和醋酸锌为原料,采用模板法制备中空ZnO微球。并对所制样品进行表征,讨论了碳微球与醋酸锌物料比、煅烧温度、煅烧时间对ZnO催化剂光催化活性的影响。结果表明:在碳微球与醋酸锌物料比为1∶2、煅烧温度500℃、煅烧时间2h条件下,所制备的中空ZnO微球直径约为3~5μm,六方晶系结构,具有较好的光催化活性。     

四方排列有序Ag/TiO2空心微球的制备及光催化性能

采用低温垂直沉积法制备了聚苯乙烯(PS)胶体模板,由于低温下粒子热运动受到抑制,排列时发生位错,因此模板中存在大面积四方排列结构。然后采用化学镀法、溶胶-凝胶法在PS微球表面依次沉积银纳米粒子、纳米TiO2,最后高温煅烧除去模板制备了四方排列有序Ag/TiO2空心微球。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对样品进行表征。结果表明这种材料很好地保持了模板的四方排列,具有高度有序的纳米结构。选择降解甲基橙溶液来检验样品的光催化性能,并与纳米TiO2薄膜、四方排列TiO2空心微球的光催化性能进行比较,结果表明四方排列Ag/TiO2空心微球具有最佳的光催化性能。这是有序空心纳米结构和银纳米粒子的沉积共同作用的结果。     

喷雾干燥制备P(MMA-BA)中空微球及其对苯酚的吸附性能研究

采用种子乳液聚合法合成聚甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯(P(MMA-BA))乳液,再将乳液进行喷雾干燥制备了壳层由纳米粒子构成且具有中空形貌的单孔高分子微球。研究了微球形成机理,并着重探讨了预聚物用量、硬软单体配比m(MMA)∶m(BA)、交联剂用量对微球形貌、比表面积的影响。结果表明,当条件为乳液浓度2%,进口温度125℃,出口温度50℃,进料量250mL/h,预聚物用量为2%(质量分数),硬软单体比m(MMA)∶m(BA)约为7∶3,交联剂用量为10%～20%(质量分数)时,能够形成形状规整的中空微球,用BET法测得其比表面积约为28.8259m2/g。考察了中空微球对低浓度苯酚溶液的吸附性能,结果表明,微球对苯酚的最大吸附量可达7.8568mg/g;微球用量较少时,单位质量微球吸附的苯酚量较大;微球中硬单体比例越高,所得微球比表面积越大,对苯酚的吸附量越高。     

Pickering细乳液法制备无机聚合物复合中空微球

采用有机胺催化水解正硅酸乙酯生成SiO_2纳米粒子,经硅烷偶联剂改性后,获得了两亲性的SiO_2纳米粒子。以其作为Pickering乳化剂,成功制备了稳定的Pickering细乳液并合成了无机聚合物复合中空微球。通过红外光谱、透射电镜、扫描电镜和热重分析等测试手段对复合中空微球进行了表征。结果表明:引发剂为偶氮二异庚腈、交联剂用量为0.2%时合成了直径在1.5~2μm之间的复合中空微球。采用低温引发剂有利于合成均一粒径的中空微球;交联剂的用量能够改变微球的粒径大小;不同的单体类型会影响微球的粒径分布。     

模板法制备无机纳米中空球的研究进展

近年来,无机纳米中空球由于其独特的结构特点,表现出普通材料不具备的性能,引起研究者广泛的兴趣.阐述了当前模板法合成无机纳米中空球材料的研究现状包括合成方法、合成现状及机理,并提出当前无机中空球合成存在问题及展望.希望有关无机中空球材料的研究能够不断完善,发挥其潜在的应用价值.