中空结构纳米TiO2微球的可控制备

纳米TiO_2作为一种氧化还原能力强、化学性质稳定、来源广泛和环境友好的多功能材料,被认为是非常有前景的半导体光催化材料之一。在各种形貌的纳米TiO_2中,中空结构TiO_2微球因具有密度低、比表面积大、渗透性好和稳定性高的特点而受到越来越多研究者的青睐。寻求工艺简单、重复性好和产物形貌可控的中空纳米TiO_2微球的制备方法显得尤为重要。中空纳米TiO_2微球的制备方法根据制备原理可分为溶胶-凝胶法、水热法、溶剂热法、喷雾干燥法和层层自组装法等;根据制备过程中是否加入模板剂又可分为硬模板法、软模板法和无模板法。本文针对硬模板法、软模板法和无模板法进行了综述。其中,硬模板是最早应用于中空TiO_2微球制备的方法,最终所得中空TiO_2的形貌、空腔大小和表面所带电荷与所用模板剂种类密切相关。目前常用的模板剂有三大类,包括聚合物、碳球和无机氧化物。而在制备模板剂过程中需要消耗大量的时间和有机溶剂,造成成本升高和环境污染。软模板法是目前最高效的一种制备方法,其制备机理与硬模板法较为相似,主要区别在于模板剂的选择上,前者的模板剂大多为刚性较强的无机粒子,而软模板剂通常为乳液液滴、超分子胶束、聚合物聚集体/囊泡等强度较低的气体或者液体。相比于硬模板法其最明显的优势在于后期对于模板剂的去除较为容易,不需要高温处理,多次洗涤即可除去,因此具有效率高、工艺简单等优势。无模板法是一种最具应用潜力的中空TiO_2微球制备方法。此法大多为一步反应,因此其可控性较差,尚未实现大范围应用与生产。但是,该法具有制备步骤少、成本低和产率高等优势,在后期的批量生产和规模化制备中空TiO_2微球方面具有潜在的优势。目前,对于中空纳米TiO_2微球的研究除了有效且成熟的制备工艺外,其高效的光催化性能也是研究者追求的目标。笔者认为通过以下三方面可以进一步提高中空纳米TiO_2的光催化性能:其一,多种半导体材料的复合可拓宽其在可见光下的响应区域;其二,非金属阴离子(氮、碳)或金属(铁、铜)离子参杂等可提高光诱导二氧化钛电子空穴对的分离效率;其三,金属氧化物的表面修饰或双原位聚合改性等多种手段共同作用可降低电子-空穴对的重组。延长光生载流子的寿命、提高光催化活性将成为今后中空TiO_2微球研究的重点。     

二氧化钛中空微球材料的研究进展

二氧化钛中空微球材料由于具有特殊的空心结构而表现出许多独特的物理化学特性,而空心结构又取决于制备方法.综述了喷雾反应法、模板法和一步法在二氧化钛中空微球材料制备中的最新研究进展,并展望了二氧化钛空心微球材料的应用前景.     

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。     

分级微纳结构氧化锌的制备及其光致发光

采用低温热蒸发法研制出新型的ZnO分级微纳结构,利用场发射扫描电子显微镜和X射线衍射仪对其形貌与结构进行了表征,结果表明,所制备的分级结构为纯六方纤锌矿结构,由主干直径为1-3μm的ZnO微米线和表面的宽度为1μm、厚度约为100nm的晶片组成。用气-固（VS）机制阐明了ZnO分级结构的生长机理。在室温下,用近场光学显微镜测量了ZnO分级结构的光致发光谱,结果显示,在380nm处存在很强的近带隙发光峰,而508nm左右的缺陷发光很弱。     

中空纳米微球制备及应用的研究进展

近年来，中空纳米微球的制备极大地吸引了国内外学者的目光。空心微球具有比表面大、质轻、高的流动性、高的堆积密度、不易团聚、可包容客体分子，填充到复合材料中不易引起应力集中等多种优异特性，在生产和生活中受到越来越多的重视。就目前国内外微球制备的研究状况，综述了近年来空心微球的制备原理、方法及应用，并对其制备技术的发展作了介绍。     

碳酸钙微球的制备及其机理

为了制备出形貌更好的碳酸钙微球,以氯化钙和碳酸钠为原料,通过乙醇溶液和添加柠檬酸2种不同的方法制备。利用场发射扫描电镜、X射线衍射和傅里叶变换红外光谱等方法对制备的产物进行分析。结果表明,50%体积分数的乙醇溶液与1.0 mol·L-1柠檬酸调控下都能制备出形貌良好的碳酸钙微球,采用柠檬酸制备的碳酸钙微球成球性较好,制备的碳酸钙微球均由不同的晶型构成。实验通过改变反应条件进一步探索了在柠檬酸控制下碳酸钙微球的成球机理。     

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。     

P(St-EA-MAA)模板法制备中空二氧化硅微球

以种子乳液聚合制得的P(St-EA-MAA)共聚物微球为模板,γ-氨丙基三甲氧基硅烷(APS)为助结构导向剂,正硅酸四乙酯(TEOS)为硅源,制备了P(St-EA-MAA)/SiO2复合微球,经高温煅烧除去聚合物模板,得到了中空二氧化硅微球。热重分析(TGA)表明模板剂的最佳脱除温度为600℃。高分辨透射电镜(HRTEM)观察显示所制得的二氧化硅微球具有典型的中空结构和良好的单分散性,其尺寸主要取决于共聚物微球的大小,通过调节微球模板的尺寸可以有效控制中空微球的大小。N2吸附-脱附曲线显示二氧化硅壁具有丰富的微孔,比表面积、平均孔径和孔容分别为117.87m2/g、1.98nm和0.21cm3/g。在制备复合微球的过程中加入一定量的CTAB可以调整中空微球的壁厚和壁的孔结构,使其比表面积、平均孔径和孔容增加到219.79m2/g、3.89nm和0.25cm3/g。     

中空介孔二氧化硅微球的制备及研究进展

中空介孔二氧化硅微球具有较大的中空空腔、可控外层介孔结构、大比表面积、良好的生物相容性等特性,因而被广泛应用于药物储存与释放、纳米反应器、催化、吸附等领域。对中空介孔二氧化硅微球的制备方法进行介绍,综述和评价了模板法、选择性刻蚀法、喷雾干燥法等三类制备方法的研究进展及其优缺点,并对其应用前景进行了展望。     

氧化铝空心微球的制备

采用微米级铝粉,以自模板法制备了微米级氧化铝空心微球,研究了不同沉淀剂、不同铝离子浓度和煅烧温度对制备空心球的影响。用扫描电镜和X射线衍射表征了制备的样品。结果表明:用尿素作沉淀剂、铝离子浓度在0.4mol/L、煅烧温度为1000℃时,更容易得到表面形貌好的氧化铝空心微球。空心球的粒径与微米级铝粉粒径一直,表面光滑,球壳厚度在1μm左右。     

微球堆积法制备多孔磷酸钙生物材料

以壳聚糖为原料 ,用乳液凝固法合成了壳聚糖微球。利用造孔剂成孔的特点 ,在有机模具中将壳聚糖微球紧密堆积 ,形成孔隙率至少为 2 6 %的多孔结构的框架 ,再将料浆灌注到框架中 ,充满空隙。干燥后经 6 0 0°C煅烧和12 0 0°C烧结 ,将有机模具及壳聚糖微球烧去 ,获得具有大孔和贯通式微孔的多孔磷酸钙生物材料。材料孔隙率在 6 0～70 %之间 ,大孔直径为 80 μm～ 2 5 0 μm ,孔径可控且分布均匀 ,平均抗压强度为 4 .5 8MPa。     

纳米结构的空腔二氧化硅微球的制备与缓释行为

以单分散聚苯乙烯(PS)微球作为胶体模板,采用层层静电自组装技术,交替组装聚电解质聚二烯丙基二甲基氯化铵[poly(diallyldimethylammonium chloride),PDDA]和二氧化硅纳米颗粒(10和20nm),得到核壳型聚苯乙烯/聚电解质/二氧化硅复合微球,高温煅烧除去模板PS和聚电解质,制得空腔二氧化硅微球.TEM观察的结果显示空腔二氧化硅微球呈单分散性且内部空腔呈球形;XRD图谱显示组装的二氧化硅颗粒热处理后晶化的程度很小,仍基本保持着无定形状态;N₂等温吸附-脱附实验测得用10和20nm的二氧化硅组装成的空腔二氧化硅微球的平均孔径和比表面积分别为11nm、282.71m²·g^-1和15nm、158.17m²·g^-1. 染料的装载和释放实验分别验证了空腔二氧化硅微球的腔壁具有可渗透性和缓释性.     

碳酸钙/铜复合空心球的控制合成及其灭钉螺性能

利用超声-模板法,制备出粒径仅为450nm的方解石型空心碳酸钙粒子。在水热环境下,以葡萄糖为还原剂于150℃在其表面进行原位反应,成功获得了碳酸钙/铜复合空心球。通过TEM、XRD、FT-IR等仪器对复合空心球的结构、性能及组成进行了表征,尝试将其用在灭钉螺领域,获得了很好的杀灭效果,并对其作用机理进行了初步探讨。     

纳米结构V2O5空心微球的制备与表征

以自制的二乙酰丙酮氧钒(VO(aca)2)为原料,通过软模板法组装出聚乙烯吡咯烷酮(PVP)/钒前驱体核壳结构的复合微球.对复合微球进行热处理后制备得φ(0.5～1.0)μm五氧化二钒(V2O5)中空微球.分别采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)对最终产物的球形外观、中空结构和物相组成进行了表征,结合VO(acac)2、溶解于乙二醇的PVP、溶解于乙二醇的VO(acac)2与复合微球的红外光谱(FTIR)和复合微球的差热曲线(DTA),探讨了V2O5中空微球形成的机理.对影响实验的因素如PVP和VO(acac)2的浓度、保温时间等进行了研究.结果表明:通过严格控制PVP和VO(acac)2的浓度能够确保V2O5球壳结构的形成;当总反应时间在75～90 min范围内时,所得空心球的几何外形和表面形貌均较为理想.     

中空SiO2微球的制备及其在缓/控释应用中的新进展

中空二氧化硅(SiO₂)微球具有特殊的内部空腔、吸附渗透性好、物质传递可控等优异性能, 可储存负载并缓慢释放药物、香精、染料、菌素等客体分子, 因此在药物缓释、医学成像、环境保护以及化妆品等领域有着广阔的应用前景。根据国内外研究进展, 本文归纳对比了中空SiO₂微球几种制备方法之间的优劣差异, 着重阐述了其作为缓控释载体表现出的持久性和高效性, 以及功能化的有机/无机杂化微球在响应性控释方面的优越性。并对中空SiO₂微球作为新型缓控释载体的发展前景进行了展望。     

两种重要形貌的碳酸钙的可控合成及生长机理探讨

本文采用碳化法,在改进了气体分布器的自制鼓泡搅拌釜中,以MgCl2和ZnSO4为晶型控制剂制备了不同形貌的碳酸钙。主要讨论了晶型控制剂、碳化温度、CO2流速等因素对碳酸钙形貌的影响,并在此基础上提出了各自的生长机理。产品用SEM、XRD进行形貌观察和晶型分析,结果显示当以MgCl2作为晶型控制剂时,需在高温、低CO2流速的条件下才能制备出结晶度好、文石相含量高的针状碳酸钙;而当采用ZnSO4作为晶型控制剂时,需在低温、高CO2流速条件下才能制备出单一方解石相的立方状纳米级碳酸钙。在最佳条件下制备的针状碳酸钙的粒径为0.5~2μm,长径比为10~20;制备的立方状碳酸钙的粒径为30~80nm。     

聚合物中空微球材料研究进展

聚合物中空微球材料因其具有特殊的空心结构和独特的性能,被广泛应用于诸多领域,并具有广阔的应用前景,已成为近年来的研究热点。文中主要介绍了近年来聚合物中空微球材料的制备方法,包括模板法,层层组装法,微封装法,乳液聚合/冷冻干燥法,胶束自组装法,溶胀法等,并对各种方法的优缺点以及近期的研究进展进行了总结,阐述了聚合物中空微球材料在生物医药、涂料及自修复材料领域的应用,最后对聚合物中空微球材料的发展进行了总结和展望。     

无机中空微球的应用

中空微球是内部中空的特殊球形材料,与实心球和非球形材料相比,它具有许多特殊和优异的物理化学性质。本文中简单介绍了无机中空微球的特点和制备方法,对无机中空微球在催化剂、药物载体、树脂改性填料方面的应用做了比较全面的综述。中空微球由于其特殊的中空及介孔结构,作为催化剂时,可以提高催化活性,延长催化反应时间;作为药物载体时,可提高药物存储量,并延长缓释时间;中空微球的低密度、高比表面积使其适合作为填料,用于树脂的改性。