氮氧化硅材料的研究进展

综述了近几年氮氧化硅复合材料、氮氧化硅薄膜材料和介孔氮氧化硅材料的研究与发展现状。着重介绍了氮氧化硅薄膜材料的发光特性和折射率可调特性,及其不同的制备方法。同时介绍了介孔氮氧化硅材料和Si_3N_4/Si_2N_2O、SiC/Si_2N_2O及BN/SiNOf三种应用较多的氮氧化硅复合材料的研究现状。并对氮氧化硅材料的研究与应用进行了展望。     

以嵌段共聚物为结构导向剂的SBA-15和SBA-16的合成及表征

利用嵌段共聚物P123和F127分别在强酸性条件下合成了两种结构不同的介孔氧化硅材料:一维直孔道六方相的SBA-15和三维立方相的SBA-16,并通过XRD、N₂吸附-脱附、HTEM等手段对材料进行了研究。结果表明:商品化的嵌段共聚物作为结构导向剂合成的介孔氧化硅材料SBA-15和SBA-16孔道规整有序,比表面积分别达到765m²·g^-1和930m²·g^-1,相应的最可几孔径分别为6.46nm和3.92nm,这有利于介孔材料向经济实用方向发展。     

静电纺介孔氧化硅基纳米纤维的研究进展

介孔氧化硅是最为典型的介孔材料,其具有比表面积高、孔径均一、易于表面修饰等优异特性,广泛应用于吸附分离、催化、传感以及物质负载与缓释等领域。关于粉体和薄膜形态的介孔氧化硅已有大量报道,但纤维形态,特别是连续纤维形态的介孔氧化硅材料的制备仍然是一项挑战。近年来随着静电纺技术的发展,连续纤维形貌的介孔氧化硅材料的制备取得了重要进展。根据纤维介孔结构的有序度和介孔结构引入方式的不同,对静电纺介孔氧化硅基纳米纤维进行详细的介绍。     

钛掺杂对介孔硅材料结构性能的影响

在室温碱性条件下合成了Ｔｉ掺杂的介孔硅材料ＭＣＭ－４１,借助ＸＲＤ,ＩＲ、ＨＲＥＭ和Ｎ２吸附等分析手段,探讨了Ｔｉ掺杂量对介孔材料结构和性能的影响。结果表明：掺杂的Ｔｉ离子可以进行Ｓｉ骨架,并生成Ｓｉ－Ｏ－Ｔｉ键。     

同步辐射的基本知识第三讲同步辐射中的散射术及其应用（五）

4介孔材料的X射线分析介孔（meso-porous）材料是一种特殊材料,1992年,美国Mobil公司的Kresge首次在Natrure杂志报导一类硅铝酸盐为基的新颖介孔氧化硅材料。介孔氧化硅材料的基本合成过程为：将表面活化剂、酸或碱加入水中组成混合溶液,然后向其中加入硅源或其他物质源,反应所得产物经水-热处理或室温陈化后,进行洗涤和过滤等处理,最后经煅烧或化学处理过程除去有机表面活性剂,得到只有无机骨架结构的介孔材料。     

介孔氧化硅材料的研究进展

介孔氧化硅材料自1992年首次会成以来,已经成为众多研究领域的一个研究热点．本文综述了介孔氧化硅的合成及分类、合成机理、影响孔径尺寸的因素及研究应用进展状况．介孔氧化硅材料可能在催化及纳米材料等领域具有广泛的应用前景．     

介孔氧化镍薄膜的制备及超级电容器性能研究

以阳极氧化法制备的TiO2纳米管阵列为基底,利用水热法在基底上成功制备出NiO介孔薄膜。并用X射线衍射仪、场发射扫描电镜分析薄膜的晶体结构及形貌。高比表面的介孔结构以及TiO2纳米管阵列基底的定向电子传输途径使该介孔NiO薄膜在充放电电流密度2.5A/g下电容量为918F/g,在充放电电流密度为5A/g下循环2000圈之后容量保持93%,是较为理想的超级电容器材料。     

用稻壳灰为硅源合成有序介孔二氧化硅材料的研究

用稻壳灰为硅源,用十六烷基三甲基溴化铵作为模板剂,在酸性或碱性条件下均成功地合成了有序介孔SiO2材料MCM-41.利用XRD、N2吸附曲线、SEM、TEM等测试方法分别对稻壳灰及介孔SiO2样品进行了表征.结果表明,稻壳灰为非晶体,呈粒状的多孔结构,其比表面积为250m2/g;在酸性条件下合成的MCM-41具有周期性规则排列的介孔结构,最可几孔径为2.4nm,比表面积为1100m2/g.     

利用线性酚醛树脂制备有序介孔碳

三嵌段共聚物F127为模板剂,线性酚醛树脂为碳前驱体,采用溶剂挥发诱导有机-有机自组装法(EI-SA)制备了具有二维六方结构的有序介孔碳。利用FT-IR、XRD、TEM、N2吸附/脱附等方法对有序介孔碳的结构进行了表征,研究了不同焙烧温度和模板剂用量对有序介孔碳结构的影响。结果表明,当模板剂的用量一定时,有序介孔碳的孔径、孔容和孔壁厚度都随着焙烧温度的升高而降低,但比表面积却随着微孔含量的增加而增大。随着模板剂用量的增加,介孔碳的有序性降低。有序介孔碳PF-2-500的比表面积、孔径、孔容、孔壁厚度和微孔比表面积比分别为583.82m2/g、3.05nm、0.31cm3/g、3.40nm和361.18m2/g,而有序介孔碳PF-1-500的比表面积、孔径和孔容相对于PF-2-500有所提高,分别为647.79m2/g、3.44nm和0.41cm3/g,但微孔比表面积和孔壁厚度分别降低为309.46m2/g和3.35nm。     

埃洛石原料无模板法制备高比表面积介孔氧化硅及其在亚甲基蓝吸附中的应用

采用无模板法, 以天然的矿物原料制备介孔材料是一种经济有效的制备方法。本研究利用“煅烧-沸石化-酸处理”工艺制备高比表面积的介孔氧化硅颗粒。研究发现,通过长时间的碱处理将煅烧埃洛石转化为沸石,随后通过酸处理,可制备出比表面积高达767 m²/g的介孔氧化硅材料。该工艺机理为: 850℃煅烧使埃洛石转变为无定型态的Si-O-Al网络结构,煅烧埃洛石在长时间的水热碱处理过程中转化为结晶态的LTA沸石硅铝酸钠,在随后的强酸性环境下,沸石的Al-O和Na-O成分被完全溶解,而残余的Si-O纳米碎片在酸环境中相互聚合,生成无定形态的介孔氧化硅颗粒。本实验制备的介孔氧化硅比表面积高达767 m²/g,最可几孔径为5 nm,其亚甲基蓝平衡吸附量可达741 mg/g,表明其在污染物吸附中具有良好的应用潜力。     

单分散纳米介孔二氧化硅的制备

在温和碱性条件下,以十六烷基三甲基溴化铵为模板剂,正硅酸乙酯为硅源,三嵌段共聚物F127为助剂,制备出粒径为60～80 nm的单分散纳米介孔二氧化硅MCM-41.研究了F127的用量对介孔结构和纳米粒子分散性的影响.结果表明,适量的非离子表面活性剂F127具有助模板剂的作用,可以有效地提高纳米介孔粉体的有序性;过量的F127阻碍六方介孔相的形成,降低样品的有序性.F127与十六烷基三甲基溴化铵的摩尔比在0.04～0.08范围内,可以得到有序性好、孔径均一和孔隙率大的单分散纳米介孔二氧化硅MCM-41.     

高性能超级电容器有序中孔炭材料的研制

采用微湿含浸法制备了一系列具有不同比表面积和孔径分布的超级电容器有序中孔炭材料。采用液氮吸附脱附等温线、小角XRD以及TEM表征了有序中孔炭的孔结构,在1MEt4NBF4|PC电解液中测试了其电化学性能。结果表明,所制得的有序中孔炭的BET比表面积随糠醇加入量的增加先增加后减小,糠醇加入量少制得具有CMK-5结构的有序中孔炭,加入量多制得的CMK-3结构。电化学性能测试结果表明,在1mA·cm-2的充放电电流密度下各有序中孔炭材料比电容的大小顺序与其BET比表面积的大小顺序基本一致,具有CMK-3结构的有序中孔炭的倍率性能最好,并且也好于无序中孔炭的。     

聚多巴胺修饰的介孔二氧化硅微球的合成及其用于负载左旋薄荷醇凉味剂

介孔二氧化硅材料具有巨大的孔隙率、开放的孔道结构、易于改性的孔道表面以及良好的生物相容性, 广泛用于药物传递、吸附分离以及催化等领域。本研究通过非极性溶剂辅助共组装法合成了具有较大孔径(6.9 nm)和比表面积(615 m²/g)的介孔二氧化硅微球。采用纳米浇铸的方法, 成功地将左旋-薄荷醇负载到该材料的孔内。进一步通过界面聚合的方法, 在所得微球的表面涂覆一层聚多巴胺(PDA)涂层, 从而将薄荷醇封装在微球的孔道内。利用PDA作为半透膜, 研究了复合微球在不同温度的空气吹扫下释放薄荷醇的行为, 发现在相对适宜的温度下PDA涂层有利于薄荷醇的可控缓慢释放。这些研究结果表明基于聚多巴胺修饰的介孔二氧化硅材料有望用于开发食品和医药等领域的缓释制剂。     

表面活性剂对纳米MCM-41分子筛分散性的影响

采用聚乙二醇为分散剂,十六烷基三甲基溴化铵为模板剂,正硅酸乙酯为硅源,在室温碱性条件下合成了粒径为40～60 nm的单分散纳米球形MCM-41分子筛.利用XRD、TEM和N2吸附脱附等手段研究了聚乙二醇用量对纳米球形MCM-41的分散性和介孔结构的影响.结果表明,表面活性剂PEG的加入,可以明显改善纳米颗粒的分散性并且对颗粒形貌影响不大;表面活性剂PEG的加入,样品的六方结构有序性和孔尺寸发生变化.PEG量在1%～20%范围内,样品仍具有较高的六方孔道有序性;PEG量过大(60%)有序性明显下降.随着PEG加入量的增加,纳米MCM-41的晶面间距增大,孔尺寸增大.适量的聚乙二醇可以得到有序性好、比表面积大、孔径均一和孔隙率大的单分散纳米球形MCM-41分子筛.     

纳米介孔氧化铝的制备工艺及性能

分别采用碳黑和十六烷基三乙基溴化铵作为模板剂,硝酸铝为前驱体,用溶胶-凝胶法合成介孔氧化铝.通过N2吸附一脱附、TG-DSC等测试手段对样品进行了对比分析表征.考察了两种不同模板剂对其晶体结构、比表面及孔径大小的影响.实验结果表明,相对于十六烷基三甲基溴化铵或碳黑做模板剂,采用十六烷基三甲基溴化铵和碳黑组成的复合模板剂可以合成较大的比表面积、孔径和孔容(分别为370m2/g、6.5nm和1.54cm3/g)的介孔氧化铝,而且具有较窄的孔径分布.     

无定形介孔SiO_2纳米粉体的仿生合成及表征(英文)

以酵母细胞为模板,采用共沉淀法制备了具有介孔结构的无定形SiO2纳米粉体。采用X射线衍射(XRD)测试出合成的材料为无定形结构,通过氮气吸附-脱附测试证明样品中含有介孔结构,并且样品的比表面积为443.18m2/g,BJH吸附平均孔径为6.24nm。样品的介孔结构也通过TEM得到证实。采用红光光谱测试分析了样品的化学键的键链情况。最后对其合成机理进行了分析,并画出了合成机理的简单模拟图。     

简易合成不同孔径尺寸的半石墨化有序介孔炭

以SBA-15介孔硅为模板,硼酸为扩孔剂,调控合成出不同孔径尺寸的半石墨化有序介孔炭.采用X射线衍射仪(XRD)、氮气吸附、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、热重(TG),以及拉曼(Raman)光谱等手段对样品的成分、结构和形貌进行了分析.结果表明:通过合成过程添加硼酸的方法可以实现对介孔炭材料的孔径在3nm～7nm范围内精确调控,而且合成的介孔炭材料具有半石墨化的墙壁结构.该方法简单易行,对介孔炭材料的孔结构调控合成具有很好的应用价值.     

The State of Research Regarding Ordered Mesoporous Materials in Batteries

Ordered mesoporous materials, porous materials with a pore size of 2–50 nm which are prepared via the sol–gel process using surfactant molecular aggregates as a template to assemble channels through the interfacial action of organic and inorganic substances, have recently triggered a heated debate. In addition to applications in the catalytic cracking of heavy oils and residues, the manufacturing of graft materials, the purification of water, the conversion of automobile exhaust, biochips, and the treatment of environmental pollutants via photocatalysts, ordered mesoporous materials have drawn substantial attention in the field of electrochemical energy storage due to advantages such as large specific surface area, uniform and continuously adjustable pore size, and orderly arrangement. Here, a general summary and appraisal of the study of ordered mesoporous materials for batteries in recent years is given, including the synthesis methods, meso/nanostructural features, and electrochemical capabilities of such materials.