从《S C I E N C E》和《N A T U R E》文献看多孔性材料制备的最新动态

多孔性材料长期以来一直被用作阻隔材料、结构材料、催化剂载体、吸附剂.随着纳米工程的迅速发展,三维高度有序的多孔性材料由于其在光电子、新型催化剂、高效吸收剂和分离介质、电极材料、生物医用领域种种潜在的用途而倍受瞩目,但是如何把纳米颗粒组装成三维高度有序的材料却给实验科学家提出了一个重大课题.近年来,人们在制备这类材料方面已取得长足的进步,也找到了一些行之有效的方法.本文从<SCIENCE>和<NATURE>报道的情况综述了制备三维有序多孔性材料在最近几年的最新热点.     

有序介孔碳材料的制备及应用

有序介孔碳材料因具有较高的比表面积、均匀的孔径分布、有序的孔道结构排列等特性,成为催化、吸附、分离和电化学等领域的研究及应用热点。这里主要介绍了有序介孔碳的两种主要制备方法硬模板法和软模板法,以及其在催化、吸附及电化学等领域中的应用。     

磁性多孔碳材料的研究进展

磁性多孔碳材料同时具有磁性和多孔性质,其拥有丰富的孔道结构、高的比表面积、高孔容、良好的活性位点和磁性可分离等优异的性能,可以很好的解决多孔碳材料在应用过程中难分离回收等问题,因此,磁性多孔碳材料已经在吸附领域得到广泛的应用。按照孔径大小、磁性强弱以及组合方式的不同将磁性多孔碳材料进行了分类,并综述了近年来磁性多孔碳材料的制备方法以及吸附应用,最后,对磁性多孔碳材料的应用前景进行了展望。     

介孔材料制备及研究进展

介孔材料是一类孔径分布在1．5～50nm之间的多孔材料，具有比表面积大，孔隙率高，孔径分布窄，孔排布有序的特点，在催化、分离等领域具有广阔的应用前景。综述了介孔材料近些年在制备、应用、机理等方面的最新进展与前景展望。     

新型多孔材料在惰性气体Xe/Kr分离中的应用

惰性气体氙与氪的分离在大气放射性核素监测、惰性气体工业制备和乏燃料处理等领域中均有重要应用。常规的方法是利用低温精馏将氙与氪从大气中分离,需要耗费大量能源,成本高。因此,作为替代方法在常温下通过多孔材料高效吸附分离氙与氪具有重要意义。近年来发展的以金属有机框架材料、多孔有机分子笼材料等为代表的新型多孔材料在惰性气体氙与氪的分离中展现出了优异的性能与良好的应用前景。系统地综述了新型多孔材料在Xe/Kr分离中的研究进展,从计算模拟在Xe/Kr分离研究中的应用、高浓度氙/氪分离研究与极低浓度Xe/Kr分离研究3个方面进行论述与总结,最后对未来研究趋势进行了总结与展望。     

多孔材料成型及其在环境方面的研究进展

综述了近年来多孔材料的成型工艺研究进展及其在环境领域中的应用。常见的多孔材料成型工艺有干压成型、等静压成型、注浆成型、凝胶注模成型等成型方法,指出了这些成型方法的优势及存在的问题,多孔成型材料具有多孔性、高比表面积、高吸附容量且成本低、再生性好,因此在环境净化领域显示出广阔的应用前景。     

电化学阳极氧化法制备有序多孔材料的研究进展

阳极氧化法制备有序多孔材料具有工艺简单、孔径可控以及稳定性高等特点,具有广阔的应用前景.系统介绍了阳极氧化法制备有序多孔氧化铝和氧化钛的研究进展.重点介绍了阳极氧化法制备小孔径有序多孔氧化铝和氧化铝光子晶体的研究,特别介绍了有序多孔氧化钛膜的结构特点及该领域未来的发展方向.此外还简略介绍了阳极氧化法制备ZrO2、HfO2等有序多孔材料.     

CDC法制备纳米多孔碳研究进展

纳米多孔碳具有很多优良的性能, 如优异的生物相容性、高导电性、高比表面积等, 可应用于电极材料、吸附、分离、催化剂载体等领域。碳化物衍生碳法(Carbide-derived carbons, CDC)在制备纳米多孔碳方面具有比表面积大范围可调、孔结构和石墨化程度精确可控、成本低、保持原有碳化物形态等优点, 逐步引起了材料研究者的重视。本文从CDC工艺原理出发, 重点概述了CDC工艺的最新研究进展, 并介绍了其在超电容电极材料、吸附等领域中的应用情况, 最后针对CDC工艺的不足, 对其未来发展进行了展望。     

金属有机框架材料在吸附分离领域的研究进展

纳米多孔材料由于具有显著的纳米尺度空间效应,在吸附以及膜分离领域中受到了极大的关注.作为无机多孔材料的延伸,金属有机框架材料(metal organic framework,MOF),由于其较大的比表面积、较高的孔隙率和孔结构可调的特点被广泛地应用于气相储存分离、液相的吸附分离和催化反应等各个领域.本文对MOF的种类进行了分类,并对MOF材料的合成方法和粒径调控机理进行了比较,其中,重点介绍了溶剂热合成法的优点.同时,系统地总结了MOF材料在吸附分离研究中存在的问题和局限,并对先进的基于MOF材料的复合膜制备技术进行了展望;总结了MOF在气体储存分离、液体吸附分离以及膜分离方面的应用.最后,针对复合膜的制备提出了通过改变MOF合成方式改善MOF材料与有机膜相容性的思路.     

呼吸图案法制备聚苯乙烯有序多孔膜

有序多孔膜是一种可以应用于众多领域的功能性材料,建立简单、低廉和安全的制备方法能够强有力地推进多孔膜材料的广泛利用.本文用水作为模板剂,以溶解于甲苯的工业通用级聚苯乙烯(PS,PG-22)溶液为成膜材料,利用呼吸图案法成功地制备出多孔膜,并采用扫描电镜(SEM)对所制的多孔膜形貌进行了观察,分别研究了动态和静态气氛、制膜液用量、质量浓度、环境湿度等条件对孔径大小和分布的影响.结果表明,制备有序多孔膜的适宜条件为:在环境温度25℃和用甲苯为溶剂时,聚合物质量浓度为25 mg/m L,用量0.8 m L,环境湿度85%(相对湿度),并保持静态气氛.采用聚苯乙烯溶液多次涂覆方法可以增加多孔膜厚度,有利于提高其机械强度,也为有序多孔碳材料的制备奠定了基础.     

有序多孔材料的研究进展

有序多孔材料具有大小均匀、排列规则的孔道,从而在选择性吸收、分离提纯、生物医学、催化、新型组装材料等方面有着巨大的应用潜力.目前有序多孔材料主要包括氧化铝、氧化硅、氧化钛、氧化锡、氧化锆等,综述了多种有序多孔材料的制备方法,并且重点分析了阳极氧化铝的形成机理.     

多孔陶瓷材料的研究进展

多孔陶瓷是一种新型功能材料,由于其具有气孔率高、耐高温、抗化学腐蚀、热稳定性好等优良性能,而被广泛应用于众多领域。本文总结了多孔陶瓷材料的分类方法和性能指标,介绍了多孔陶瓷的制备工艺和特点;并列举了多孔陶瓷在过滤器、催化剂载体、节能隔热材料、吸声材料和生物材料等方面的应用;最后展望了多孔陶瓷材料的发展前景。     

《二氧化硅孔材料的模板合成》化学综合实验的建设

化学综合实验"二氧化硅孔材料的模板合成"是为大学化学专业本科生开设的一个实验教学课程。其实验的主要内容是,首先合成制备单分散的聚苯乙烯乳胶粒子,然后以此单分散的聚苯乙烯乳胶粒子为初始材料,利用胶体晶模板法制备二氧化硅三维有序孔材料。利用透射电子显微镜和扫描电子显微镜对所制备的各级样品进行表征。教学实践发现,当作为初始材料的聚苯乙烯乳胶粒子尺寸较大时,三维有序孔材料的制备成功率高。文中介绍了此实验的建立以及对其进行改进的过程。     

无机有序多孔材料研究进展

无机有序多孔材料因其独特性质而成为近年来材料研究的热点.综述了目前较为常见的几种无机有序多孔材料体系及其制备方法,比较了各种方法的优缺点,发现模板合成法、溶胶-凝胶法、水热合成法和阳极氧化法是常用的制备方法,微波辐射法、醇解法、化学气相沉积法和电泳沉积法等制备方法也得到越来越多的研究和应用.最后展望了无机有序多孔材料的发展趋势.     

多孔氧化铝模板合成有序纳米结构材料的研究进展

模板法制备纳米结构是20世纪90年代中期发展起来的一种靠自组装构筑纳米结构的新工艺,在有序纳米结构的合成中有着广泛的应用.从多孔氧化铝模板独特的纳米孔结构出发,讨论了近年来该模板在纳米点、纳米线、纳米管、纳米异质节等纳米结构合成中的具体方法及应用,并展望了其发展前景.     

超级电容器电极用N-掺杂多孔碳材料的研究进展

多孔碳材料作为双电层电容器的主要电极材料,已成功应用于商业化超级电容器。但作为电极材料,纯碳材料表面疏水、内阻较大、电容较低等缺点使其进一步发展受到制约。近年来,随着超级电容器的迅速发展,氮掺杂多孔碳材料作为其电极材料引起研究人员的广泛关注,并采用不同的制备方法成功合成了一系列结构不同、性能优异的氮掺杂碳材料。基于超级电容器氮掺杂多孔碳电极材料的最新研究进展,首先介绍了氮在碳材料中的基本存在形式及对碳电极材料性能的影响,然后重点评述了氮掺杂碳电极材料的制备,最后总结了超级电容器氮掺杂碳材料的发展趋势。     

纳米晶复合有序多孔材料的研究进展

有序多孔材料具有大小均匀、排列有序的孔道,并且其孔径在一定范围内连续可调,因此以有序多孔材料为模板,合成均匀负载的纳米粒子和有序阵列的纳米线得到广泛研究.综述了以氧化铝、氧化硅、氧化钛有序多孔材料为模板,合成纳米颗粒和纳米线阵列的方法.     

Melt Infiltration: an Emerging Technique for the Preparation of Novel Functional Nanostructured Materials

The rapidly expanding toolbox for design and preparation is a major driving force for the advances in nanomaterials science and technology. Melt infiltration originates from the field of ceramic nanomaterials and is based on the infiltration of porous matrices with the melt of an active phase or precursor. In recent years, it has become a technique for the preparation of advanced materials: nanocomposites, pore‐confined nanoparticles, ordered mesoporous and nanostructured materials. Although certain restrictions apply, mostly related to the melting behavior of the infiltrate and its interaction with the matrix, this review illustrates that it is applicable to a wide range of materials, including metals, polymers, ceramics, and metal hydrides and oxides. Melt infiltration provides an alternative to classical gas‐phase and solution‐based preparation methods, facilitating in several cases extended control over the nanostructure of the materials. This review starts with a concise discussion on the physical and chemical principles for melt infiltration, and the practical aspects. In the second part of this contribution, specific examples are discussed of nanostructured functional materials with applications in energy storage and conversion, catalysis, and as optical and structural materials and emerging materials with interesting new physical and chemical properties. Melt infiltration is a useful preparation route for material scientists from different fields, and we hope this review may inspire the search and discovery of novel nanostructured materials.     

吸水膨胀材料的研究现状

吸水膨胀材料是一种新型高分子功能材料,具有吸水、膨胀变形特性,在建筑工程、油田开采、农林生产、医疗卫生等诸多领域已有广泛的应用。本文概述了吸水膨胀材料的发展历史、吸水膨胀机理,重点介绍了吸水膨胀材料的制备方法、改性方式,并就吸水膨胀材料的发展趋势进行了展望。