三维有序大孔SnO2及SnO2/SiO2材料的制备及结构特征

以SnCl2-2H2O和正硅酸乙酯为原料，用微球直径为585nm的聚苯乙烯胶晶为模板，制备了三维有序大孔SnO2和SnO2／SiO2材料，SEM观察表明，直接用SnCl2的乙醇溶液为前驱物溶液，难以形成有序的大孔结构，加入正硅酸乙酯或将SnCl2溶液转变为氧化物溶胶，则得到的大孔材料孔结构三维有序排列相当好，孔径为453～500nm，孔与孔之间通过小孔相连，XRD分析表明，大孔材料孔壁由晶粒直径约为17nmSnO2粒子构成。     

宏观尺寸大孔-介孔TiO2-SiO2光催化剂的制备及其在染料降解中的应用宏观尺寸大孔-介孔TiO2-SiO2光催化剂的制备及其在染料降解中的应用

以柱撑式环氧树脂大孔聚合物为模板,制备宏观尺寸的大孔-介孔SiO₂;以其为载体,通过钛酸四丁酯原位水解和高温焙烧制得大孔-介孔TiO₂纳米晶-SiO₂复合材料。应用SEM、TEM、XRD、FTIR和N₂吸附-脱附法对材料进行表征。以偶氮荧光桃红为模拟污染物,用氙灯模拟日光光源,考察了不同条件下大孔-介孔TiO₂-SiO₂的光催化性能。结果表明,大孔-介孔SiO₂具有三维连续贯通的大孔孔道,孔壁为连续的纳米SiO₂薄膜;TiO₂纳米晶以纳米薄膜的形式均匀地原位生长在SiO₂纳米薄膜的两侧,得到的复合材料孔壁上存在丰富的介孔。当焙烧温度为600℃、TiO₂的负载量为15.7wt%、染料溶液浓度为10 mgL-1且pH为3时,大孔-介孔TiO₂-SiO₂光催化剂对污染物的光催化降解效率最高,而且具有良好的重复使用性。      

氨基功能化大尺寸SiO2大孔材料的制备及其吸附性能

以具有三维骨架结构的环氧树脂大孔聚合物为整体型模板,利用硅酸酯原位水解和高温烧结制备出大尺寸SiO2大孔材料。在溶剂热条件下,用3-氨丙基三乙氧基硅烷对SiO2大孔材料进行表面修饰,得到氨基功能化SiO2大孔材料(H2N-SiO2)。用SEM和FT-IR对制备的大孔材料进行了表征。以Cu2+和Pb2+为模拟污染物,研究了H2N-SiO2的吸附性能。结果表明,室温下,在pH值为6.5时能有效吸附Cu2+和Pb2+;吸附为放热自发过程;吸附过程符合准二级动力学方程;吸附等温线用Freundlich方程拟合的结果优于Langmuir方程,H2N-SiO2对Cu2+和Pb2+的理论最大吸附量分别为76.0和143mg/g;H2N-SiO2对50mg/L水溶液中Pb2+的去除率可达99.4%,重复使用3次后对Pb2+的去除率保持在87.8%。     

溶胶-凝胶模板法制备三维有序大孔Y2O3微球

采用无皂乳液聚合法制备了纳米级单分散P（St-HEA）微球,然后在二甲基硅油中自组装形成微米级胶体晶体大球,利用溶胶-凝胶模板法制备了三维有序大孔Y2O3微球。采用红外光谱（FT-IR）,扫描电镜（SEM）,X射线衍射（XRD）等测试方法对P（St-HEA）微球单分散性及有序大孔Y2O3微球结构和物相组成进行了表征。结...     

ZnO纳米线/大孔SiO2复合物的制备及吸附性能

采用Zn(Ac)₂/聚乙二醇600(PEG600)/H₂O三元混合溶液作为前驱物,通过100~200 ℃温度范围内的两阶段加热使Zn(Ac)₂水解,再经过高温煅烧使ZnO晶种在SiO₂孔壁上形成.以锌氨络合物为锌源,在90 ℃下热分解后生成的Zn(OH)₂沉积在孔道中,并在100 ℃下利用水热合成原位制备ZnO纳米线,通过改变三元前驱物组分用量以调节ZnO晶种的尺寸与分布,进而控制纳米线的形貌,最终获得了直径为15~20 nm的ZnO纳米线,其以无规线团形貌均匀填充于三维孔道中.XRD和拉曼光谱表明纳米线为六方纤锌矿型ZnO晶体.考察了ZnO纳米线/大孔SiO₂复合物对猪胰脂肪酶的吸附性能,实验测得复合物的吸附量是单纯大孔SiO₂材料的5~6倍,其最大固定量为286.8 mg·g^-1,最高酶活为425.5 U·g^-1,被固定的酶蛋白在缓冲溶液中经过48 h浸泡不易脱落,且活性保持稳定.     

模板辅助电化学沉积三维有序大孔Fe-Ni合金膜

三维有序大孔磁性材料在光子晶体和新功能磁性材料方面具有潜在优势.采用电化学沉积方法制备三维有序大孔Fe-Ni合金,将聚苯乙烯(PS)微球在ITO导电玻璃上自组装高度有序的胶体晶体阵列作为模板,向模板空隙中电沉积Fe-Ni合金,去除PS模板后获得六方密排多孔结构的Fe-Ni合金薄膜.采用金相显微镜和扫描电子显微镜对多孔薄膜的微观结构进行表征,结果表明,多孔薄膜孔径的大小由模板聚苯乙烯微粒的粒径决定,不同孔径的薄膜由于布拉格衍射呈现出不同的颜色.通过调整沉积时间和沉积温度可以控制有序大孔材料的结构和厚度.     

工业水玻璃制备疏水性SiO2气凝胶

以工业水玻璃为硅源,稀H2SO4为催化剂,三甲基氯硅烷(TMCS)为表面改性剂,无水乙醇和正己烷为溶剂,在常温常压下通过"两步法"成功地制备出轻质疏水性SiO2气凝胶。通过BET、FTIR、接触角测试以及SEM、EDS和TG等手段证实,所得SiO2气凝胶的比表面积为512.44~737.19m2/g,平均孔径为15.19~19.09nm,且凝胶表面-OH基团已被-OSiCH3取代,接触角高达137°,呈现出明显的疏水性和良好的热稳定性。     

气-液界面非担载SiO2无机膜的仿生制备

利用有机大分子CTAB的自组装体为模板来调制正硅酸乙酯（TEOS）的水解缩聚，于气－液界面上制备出非担载SiO2无机膜，对了膜时间进行了选择，考察了仿生制备SiO2膜过程中物料配比对成膜质量的影响，对其进行了优化，由CTAB极性头基排列而成的六边形区域聚集于溶液表面，TEOS在其内部的水解缩聚及随后的层层复制过程形成了仿生合成膜的空间网络结构。     

常压干燥制备SiO2气凝胶复合材料研究进展

SiO_2气凝胶复合材料具有低密度、低热导、高强度等优异性能,已在航空航天、石油化工、建筑保温等领域获得较好应用。然而现有成熟的超临界干燥制备SiO_2气凝胶复合材料工艺需要维持高温、高压条件,能耗高、危险性大且设备复杂,常压干燥制备工艺由于所需条件温和、设备简单,有望实现连续性规模化生产。本文结合国内外关于常压干燥制备SiO_2气凝胶复合材料的研究进展,按照颗粒、纤维等增强相的不同,对常压干燥制备SiO_2气凝胶复合材料进行综述并对其未来发展方向进行了展望。     

三维有序大孔ZrO2的制备与表征

以自然沉积的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)胶体晶体为模板,用一定浓度的氧氯化锆乙醇溶液为前驱体进行填充,最后通过煅烧除去模板得到了三维有序大孔(3DOM)ZrO2材料.从SEM照片观察到,3DOM ZrO2可以看成是PMMA模板的逆复制,孔径大小均匀,排列整齐,整体上呈面心立方结构.孔径在260 nm左右,收缩率约为28%,孔壁填充完全.XRD结果表明,制备的3DOM ZrO2孔壁为单斜晶型,晶粒大小为26 nm.     

3DOM SnO2-SiO2锂离子电池负极材料的制备及电化学性能

针对SnO2锂离子电池负极材料长循环性能差的缺点,把非晶SiO2引入SnO2材料中,形成SnO2-SiO2纳米复合材料。采用聚苯乙烯(PS)胶晶作为模板,制备出三维有序大孔SnO2-SiO2纳米复合材料。研究结果表明,3DOM SnO2材料晶体结构和3DOM SnO2-SiO2材料相似,但是加入SiO2以后,3DOM SnO2-SiO2材料的长循环性能得到显著提高。在500 mAh/g的电流密度下循环100次,此时加0%Si的3DOM SnO2-SiO2材料的充电比容量急剧衰减为147 mAh/g,加5%Si的3DOM SnO2-SiO2材料的充电比容量达654 mAh/g,此外500次循环后加5%Si的3DOM SnO2-SiO2材料充电比容量增至728 mAh/g。这些结果表明SiO2能够改善3DOM SnO2材料长循环稳定性。     

三维有序大孔间规聚苯乙烯的制备及其功能化

利用通过种子乳液的方法制备的粒径为1100nm的二氧化硅胶体晶为模板,采用配位聚合方式制备了孔径为1000nm的三维有序大孔间规聚苯乙烯材料,进而对其进行了氯甲基孔壁功能化.利用核磁共振、红外光谱、扫描电镜对产物进行了表征分析,结果表明间规结构的聚苯乙烯骨架结构表面引入了氯甲基基团,并且氯甲基化以后依然保持了原有大孔材料孔径均一、结构有序的特点.采用热重-滴定分析测定了相对氯含量为2.3mmol/g.     

环氧基功能化块体SiO_2大孔材料对漆酶的固定化

采用后嫁接法在溶剂热条件下对新型块体SiO2大孔材料进行环氧基化改性,以环氧基功能化SiO2大孔材料作为载体,通过共价结合法固定化诺维信(Novozymes)工业级漆酶,对固定化条件进行了优化,研究了固定化酶与游离酶的酶学性质。结果表明,在固定化时间为4 h、pH值为4.5、初始酶液浓度为25 mg/mL时,固定化效果最好,固定化漆酶活力达到101.7 U/g;固定化漆酶的最适pH值为4.0,最适温度为50℃,其pH值稳定性和热稳定性都显著优于游离漆酶。固定化漆酶具有可重复操作的性质,与底物反应反复操作10批次后剩余活性为43.4%。     

Fabrication of ordered magnetite-doped rare earth fluoride nanotube arrays by nanocrystal self-assembly

We describe a nanocrystal self-assembly method for the preparation of rare earth fluoride nanotube (ReF-NT) arrays and magnetite-doped rare earth fluoride nanotubes (Fe₃O₄-ReF-NTs) by using porous anodic aluminum oxide (AAO) as a hard template. The ReF-NTs can be simply prepared by the impregnation of α-NaYF₄ nanocrystals doped with Yb and Er into the channels of the porous AAO and show a highly ordered nanotube array and excellent upconversion (UC) fluorescence properties. Similarly, the Fe₃O₄-ReF-NTs are obtained by the self-assembly of a mixture of Fe₃O₄ and Yb/Er doped α-NaYF₄ nanocrystals in the AAO pore channels and have a uniform dispersion of magnetite nanocrystals on the rare earth fluoride tube matrix and possess multifunctional magnetic/UC properties. The diameter of these nanotubes can be varied from 60 nm to several micrometers depending on the pore size of the AAO template. The wall thickness can be increased from 10 to 35 nm by increasing the concentration of nanocrystals from 0.02 to 0.4 mmol/L, while the morphology of the nanotubes can be varied from small isolated domain structures to percolating domains and eventually to compact domains. A template-directed formation mechanism is proposed and the quantitative predictions of the model for such self-assembled nanocrystal spreading processes are demonstrated. Strong UC fluorescent emissions are realized for the nanotube arrays and multifunctional nanotubes with UC excitation in the near-infrared (NIR) region. A strong magnetic response of the multifunctional nanotubes is observed, which facilitates their easy separation from solution by magnetic decantation using a permanent magnet.     

表面化学沉积法制备SiO2空心微球

研究了以聚苯乙烯(PS)微球为模板,采用表面化学沉积技术制备SiO2@PS微球的工艺.利用ξ电位及FT-IR吸收光谱分析了硅烷偶联剂(MPS)及引发剂(KPS)对PS微球表面电荷及表面官能目的影响,在PS微球表面官能化过程中加入KPS,促进PS微球与MPS聚合,增加了微球表面Si-OH的浓度,实现TEOS在PS微球表面的均匀包裹,制得了单分散的核壳结构的SiO2@PS微球.通过调整TEOS的加入量,可得到壁厚在20～55nm的SiO2空心球.     

自组装法制备SiO_2-PMBAAm-PAM复合微球及其水化膨胀性能研究

首先在stber方法的基础上制备出了尺寸均一的单分散的SiO2微球。在乙腈溶剂中,采用NN’-亚甲基双丙烯酰胺(MBAAm)和丙烯酰胺(AM)作为聚合物单体,通过自组装技术成功制备出了较规则球形且粒径分布集中的SiO2-PMBAAm-PAM核壳结构聚合物复合微球,并对其制备条件进行了系统优化。将优化制备出的复合微球进行了水化膨胀性能测试。测试结果表明,随着矿化度增大,复合微球的膨胀倍率减小;随着pH值增大,复合微球的膨胀倍率呈现先增大后减小的趋势,且在中性环境中膨胀性能最好。     

SiO_2含量对PI/SiO_2杂化薄膜性能的影响

聚酰亚胺与SiO2杂化形成的有机-无机杂化薄膜体现出了优异的综合性能,在催化与分离、微电子、光电和绝热材料等领域具有广泛的应用及发展潜力。杂化材料相关的研究也越来越多,就SiO2含量对聚酰亚胺/SiO2杂化薄膜的光、电、热和力学性能的影响进行综述,总结了杂化薄膜的性能随SiO2含量变化而变化的基本规律。     

Colloidal crystal templating of three-dimensionally ordered macroporous solids: materials for photonics and beyond

This review discusses strategies for the synthesis of three-dimensionally ordered macroporous (3DOM) solids (inverse opals) by colloidal crystal templating. Compositions of 3DOM structures include simple and ternary oxides, chalcogenides, non-metallic and metallic elements, hybrid organo-silicates, and polymers. A wide range of 3DOM synthesis techniques, including sol–gel chemistry, polymerization, salt-precipitation and chemical conversion, chemical vapor deposition, spray pyrolysis, ion spraying, laser spraying, nanocrystal deposition and sintering, oxide and salt reduction, electrodeposition, electroless deposition, fabrication from core-shell spheres, and patterning methods, as well as templating using inverse opal molds to produce new opal compositions are reviewed. Potential uses of 3DOM solids, including photonic crystal, optical, catalytic, and bioglass applications are briefly discussed.     

P(GMA-co-HEMA)/SiO_2大孔复合材料的制备及其在固定化脂肪酶中的应用

以块体SiO2大孔材料为基质,甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)和甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)为功能单体,通过原位聚合和溶剂蒸发制备P(GMA-co-HEMA)/SiO2大孔复合材料,用SEM、EDS、BET、FTIR和TGDTA对样品进行表征,并将其用于固定褶皱假丝酵母脂肪酶(CRL)。结果表明:SiO2大孔材料很强的毛细管作用使共聚物均匀地涂敷在其孔壁上,形成P(GMA-co-HEMA)/SiO2复合纳米薄膜。共聚物的负载量和亲疏水性可分别通过改变单体浓度和体积比进行调控,当单体体积浓度为10%、GMA和HEMA的体积比为9∶1时大孔复合材料固定化脂肪酶比酶活达到最高,为3 886.9U/g,与底物反应重复操作8批次后剩余酶活率为68.7%。