中空二氧化硅纳米球的制备与应用研究进展

中空二氧化硅纳米球是一种具有单个空腔或多个空腔,直径在纳米级的新型结构材料。目前已开发出多种中空二氧化硅纳米球的制备方法,不同制备方法各具差异性。中空二氧化硅纳米球在医学、保温隔热和光学等多领域中有广泛应用。对模板法、喷雾干燥法、选择性刻蚀法等多种中空二氧化硅纳米球的制备方法及其特点进行了梳理和分析,评价了其优缺点,并探讨了中空二氧化硅纳米球的应用进展。     

快速积炭法制备形貌可控的中空纳米炭材料（英文）

介绍了一种大规模制备形貌可控的中空纳米炭材料的方法。该方法以金属氧化物为模板,利用乙苯分子在金属氧化物表面高温快速产生的积炭为炭源,除去模板后可以得到具有中空结构的纳米炭材料。该方法简单、高效、低成本,具有普适性,制备过程中不需要使用昂贵的表面活性剂为炭源。利用该方法,以实验室制备的氧化锌纳米棒和商业的氧化锌纳米球为模板,分别成功的制备出中空纳米炭管和中空的纳米炭球。该合成方法可以进一步推广到制备其它形貌的中空纳米炭材料并用于催化和能量储存等领域。     

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。     

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。     

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。     

“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。     

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.     

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。     

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.     

聚合物空心纳米球的制备和表征的研究进展

综述了近年来国内外聚合物空心纳米球的研究现状,重点阐述了聚合物空心纳米球的制备方法,包括自组装法、微乳液聚合法和模板法等,比较了各种制备方法的制备原理和优缺点,介绍了聚合物空心纳米球的表征手段,最后展望了聚合物空心纳米球的发展前景.     

空心/多孔微球制备技术研究进展

综述了聚合物多孔微球和空心微球的制备方法及其相应的成孔机理。空心微球的制备以模板法为主,而多孔微球的制备则以种子溶胀法和致孔剂法为主。这些方法各有优缺点,根据材料的用途选择相应的制备方法,才能得到性能理想的中空或多孔微球。同时,讨论了多孔微球和空心微球制备中存在的问题及制备方法的选择。     

炭化聚苯乙烯/聚苯胺核-壳聚合物颗粒制备中空炭球

以磺化聚苯乙烯球为模板,苯胺为碳源,利用模板法制备了中空炭球结构.采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅立叶-红外光谱(FT-IR)和热重分析(TGA)对所制的样品进行了表征.结果表明:所制中空炭球的壁厚为35nm且粒径均匀,中空炭球的形貌和壳层厚度受聚苯乙烯模板磺化度的影响....     

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。     

模板法制备中空结构材料的研究进展

中空结构材料具有低密度、高比表面积、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, 在制备中空结构材料的过程中被广泛采用。根据所使用模板性质的不同, 模板法又可分为传统模板法和自模板法两类。本文对模板法制备中空结构材料的研究进行了综述, 首先阐述了硬模板法和软模板法两种传统模板法制备中空结构材料的研究进展, 并在此基础上重点综述和评价了奥斯特瓦尔德熟化法、柯肯达尔效应法、电化学置换法和化学刻蚀法四种自模板法制备中空结构材料的研究进展, 最后, 对模板法制备中空结构材料的发展前景进行了展望。     

可控壳厚纳米CeO2中空球的制备、表征及其催化氧化性能

以聚苯乙烯微球为模板制备PS/CeO_2复合颗粒,再通过煅烧去除PS内核形成CeO_2纳米中空球,并通过控制反应液中硝酸铈的浓度来最终控制中空球的壳厚。用TEM、FESEM、SAED、FTIR、DLS等手段,对所制备样品的物相结构、形貌和粒径分布进行了表征。结果表明,CeO_2中空球内径约为200 nm,外径约为230-260 nm,壳厚分别约为15、20、25和30 nm,中空球壳层由大量粒径为5-10 nm的纳米CeO_2颗粒紧密堆积所组成。经CeO_2中空球催化臭氧氧化处理2 h后,对苯酚的降解率可达95%以上。     

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。     

氨基酸辅助制备二氧化硅纳米球及其应用

总结了氨基酸辅助法制备二氧化硅纳米球以及通过种子再生长过程进行尺寸控制的制备方法,对其形成机理进行了探究,介绍了这种二氧化硅纳米球在生物医药、阵列模板、功能薄膜和高分子接枝杂化合成方面的应用,并展望了这种单分散性二氧化硅的应用前景.     

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。     

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。     

静电纺丝法制备陶瓷中空纳米纤维的研究进展

陶瓷中空纳米纤维具有特殊的纳米一维管式结构, 在微电子、应用催化、气体传感器和光电转换等领域具有良好的应用前景。本文综述了静电纺丝法制备陶瓷中空纳米纤维的最新研究进展, 主要包括同轴静电纺丝法、单针头静电纺丝法以及后处理法在制备陶瓷中空纳米纤维方面的发展趋势, 重点介绍了单针头静电纺丝法在制备中空纳米结构上存在的相转化、气体挥发和柯肯达尔效应等机理, 并且对于陶瓷中空纳米纤维的应用前景以及不足进行了展望与总结。