介孔薄膜制备的研究进展

为了使介孔薄膜更广泛地应用于分离、催化、化学传感器、发光材料和太阳能电池等方面,人们对其合成与应用进行了研究.文章综述了近年来高度有序介孔薄膜制备方法、表征技术,介绍了介孔SiO2薄膜和介孔TiO2薄膜的研究进展,并对介孔薄膜未来的发展进行展望.     

超亲水性含钛介孔SiO2薄膜的制备及其自洁净性能研究

采用溶胶-凝胶/旋转涂覆法在玻璃基板表面制备含钛介孔SiO2薄膜.利用XRD、UV-Vis以及接触角测量仪对薄膜的孔结构和超亲水性进行表征.结果表明,当Ti/Si物质的量比为0～0.05时,薄膜均具有良好的介孔结构;而随着Ti/Si物质的量比的增加,薄膜的介孔有序度下降.即使在无光照条件下,含钛介孔SiO2薄膜也表现出高效的超亲水性.涂有油酸的薄膜在紫外光照射后恢复其超亲水性,且薄膜对甲基橙具有良好的光催化降解效果,表明制备的含钛介孔SiO2薄膜具有良好的自洁净性能.     

有序二氧化硅介孔固体材料制备的研究进展

有序二氧化硅(SiO2)介孔固体是近年来研究的一类用以组装纳米结构材料的载体. 本文概述了近年来这类介孔固体材料制备的研究进展情况,介绍了不同反应体系和反应条件对介孔的有序性、介孔尺寸、介孔壁厚以及材料的孔隙率和热稳定性的影响.     

介孔SiO2吸附CO2的性能研究

以正硅酸乙酯（TEOS）为硅源,端氨基聚氧化丙烯醚（D2000）为模板剂,在水和乙醇的混合溶液中合成了蠕虫状介孔结构的介孔SiO₂（记为MSU-J）。采用物理浸渍的方法利用四乙烯五胺（TEPA）改性介孔MSU-J。采用红外、N₂吸附/脱附、元素分析表征改性介孔SiO₂。红外测试表明,经过物理浸渍可以将有机胺负载到介孔SiO₂上。N₂吸附/脱附试验表明,经过氨基修饰后,介孔SiO₂的介孔结构没有发生变化,但是介孔的孔容、孔径以及比表面积随着氨基浸渍量的增加而减小。在25℃和45℃,0.1 MPa下的纯CO₂吸附试验表明,氨基改性材料对CO₂吸附效果明显提高。当浸渍量为20%、吸附条件为25℃/0.1 MPa时,吸附量达到最大值138.6mg/g。当氨基含量继续增加时,吸附量反而降低。循环性试验表明,制备的吸附剂具有良好的循环性能,循环使用6次,材料的吸附量下降很少。     

ZnO/介孔SiO2组装体的制备和表征

在碱性条件下,以正硅酸乙酯和表面活性剂制备了球状的介孔二氧化硅,然后在减压的条件下用醋酸锌溶液浸渍,过滤干燥后在600℃下焙烧5 h制备出了球状的ZnO/介孔SiO2组装体,产物用XRD,TEM,BET,TG,IR进行了表征,结果表明介孔二氧化硅球上负载了ZnO纳米粒子。     

有序介孔氧化铝制备的研究进展

首先综述了介孔氧化铝的合成方法、合成过程和合成机理,并重点介绍不同铝源合成氧化铝的研究进展。其次,从有序介孔氧化铝在催化剂、吸附剂方面的应用出发,提出了当前有序氧化铝制备研究所存在的问题和发展方向。     

介孔SiO_2微球的制备工艺研究

采用新型的油醇聚氧乙烯醚为模板剂,正硅酸乙酯为前驱体,制备出介孔SiO2微球,以XRD、TEM、BET对制备材料进行表征,结果表明介孔SiO2微球具有有序的孔道结构,粒径为300~400nm,模板剂浓度对介孔SiO2微球形貌影响不大。     

三维有序介孔和大孔过渡金属氧化物的硬模板制备及催化应用

总结了课题组以硬模板法制备三维有序介孔Cr2O3(3DOMeso-Cr2O3)、Co3O4(3DOMeso-Co3O4)、MnO2(3DOMeso-MnO2)、Fe2O3(3DOMeso-Fe2O3)和三维有序大孔Fe2O3(3DOMacro-Fe2O3)及其催化氧化挥发性有机物的研究进展。以三维有序介孔二氧化硅KIT-6为硬模板,可制备出3DOMeso-Cr2O3-1、3DOMeso-Cr2O3-2、3DOMeso-Co3O4-1和3DOMeso-Fe2O3,比表面积分别为106、124、121、113 m2/g;以三维有序介孔二氧化硅SBA-16为硬模板,可制备出3DOMeso-Co3O4-2、3DOMeso-Co3O4-3和3DOMeso-MnO2,比表面积分别为118、313、266 m2/g;以规整排列的聚甲基丙烯酸甲酯微球为硬模板,可获得3DOMacro-Fe2O3,比表面积为42 m2/g。这些三维有序介孔或大孔结构的过渡金属氧化物对典型挥发性有机物(甲苯、甲醛、甲醇、丙酮和乙酸乙酯)氧化反应显示出优异的催化性能。     

具有介孔孔壁的三维有序大孔氧化铝的制备与表征

以260 nm的聚苯乙烯胶体微球组装的胶体晶体作为模板,采用硝酸铝为原料制备了γ晶相的三维有序大孔(3DOM)Al2O3。首先将Al(NO3)3.9H2O溶解在体积分数70%的甲醇溶液中并填充到胶体晶体模板中,然后取出模板室温干燥,再用质量分数10%的稀氨水浸泡并干燥,最后经550℃焙烧3 h得到3DOMAl2O3。所得材料具有三维有序的大孔孔道,大孔之间由小窗口连通,构成内部交联的大孔网络。3DOMAl2O3孔壁由10 nm左右的Al2O3纳米粒子组成,形成丰富的介孔孔隙,并使材料构成大孔/介孔多级孔道体系,材料的BET比表面积达到315 m2/g。     

含钛介孔SiO2 催化剂的合成及其催化性能

分别以廉价硅酸钠与正硅酸乙酯为硅源,通过复合模板剂制备了介孔二氧化硅,并利用吸附相反应技术合成了TiO2/SiO2复合催化剂。用X射线衍射(XRD)、红外谱图分析(FT-IR)等手段对其结构进行了表征,通过苯酚的羟基化反应考察了催化剂的催化性能。     

有序介孔二氧化硅薄膜的制备及性能

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,正硅酸乙酯为无机前驱体,在酸性条件下,采用溶胶-凝胶技术,用蒸发诱导自组装(EISA)工艺制备了二氧化硅透明介孔薄膜. 透射电子显微镜图显示热处理后的薄膜具有高度有序的六方相结构孔道;由椭偏仪测得热处理后薄膜的折射率低至1.18,厚度在180 nm左右;阻抗分析仪测得薄膜的介电常数为2.14. 薄膜经过六甲基二硅胺烷(HMDS)表面修饰后具有良好的疏水性能和热稳定性,作为低介电材料能更好满足工业需求.     

二氧化硅介孔膜材料的研究进展及应用前景

重点介绍了国内外近年来在二氧化硅介孔膜的制备与应用方面的最新进展,并对其制备与应用研究前景进行了展望。     

中孔二氧化硅薄膜的仿生制备技术

以薄膜的形式仿生制备二氧化硅中孔材料于1996年首次报道,最后,在其制备方法得以改进、分析和表征技术得以提高的基础上,所制备出的中孔薄膜不但具有很好的几何孔型,而且孔道有序排列的方向及膜的厚度均可在合成过程中进行调控,通过仿生制膜技术裁剪无机中孔膜的各种特性,可使它们广泛应用于对中相形态控制要求严格的催化及微电子领域。     

Synthesis of Vertically Aligned Porous Silica Thin Films Functionalized by Silver Ions

In this work, we have developed a chemical procedure enabling the preparation of highly ordered and vertically aligned mesoporous silica films containing selected contents of silver ions bonded inside the mesopore channels via anchoring propyl-carboxyl units. The procedure involves the electrochemically assisted self-assembly co-condensation of tetraethoxysilane and (3-cyanopropyl)triethoxysilane in the presence of cetyltrimethylammonium bromide as a surfactant, the subsequent hydrolysis of cyano groups into carboxylate ones, followed by their complexation with silver ions. The output materials have been electrochemically characterized with regard to the synthesis effectiveness in order to confirm and quantify the presence of the silver ions in the material. The mesostructure has been observed by transmission electron microscopy. We have pointed out that it is possible to finely tune the functionalization level by controlling the co-condensation procedure, notably the concentration of (3-cyanopropyl)triethoxysilane in the synthesis medium.     

Preparation of Spherical Hexagonal Mesoporous Silica

A series of hexagonal mesoporous silica (HMS) have been synthesized by the neutral assemble pathway in water-alcohol cosolvent systems, using dodecylamine (DDA) and tetraethyl orthosilicate (TEOS) as the starting materials. These materials were characterized with powder X-ray diffraction, nitrogen sorption measurement, differential thermal analysis, and transmission electron microscopy. The XRD patterns of these samples exhibited a strong intense reflection at low angle, suggesting the excellent mesostructures of the samples. The particle size of HMS decreased and the morphology of HMS exhibited high textural porosity as the HMS was prepared with high addition rate of TEOS. The particle size of HMS prepared without aging was smaller than that aged for 18 h, due to the reaction time of TEOS was not enough to form complete particles. Addition of NaCl and HCl hindered the formation of HMS mesoporous structure. In contrast, addition of 1-butanol did not affect the formation of HMS mesoporous structure. The sphereical HMS silica with uniform size has been synthesized by adjusting DDA and TEOS concentrations. The shape of HMS became larger and more spherical as the concentrate on of DDA decreased. The stirring rate of the reaction mixture had no effect on either the shape or the size of the spheroid HMS silicas. However, the particles started to crack at higher stirring rates.     

载银介孔氧化硅防污剂的制备及其防污机理研究

采用化学法制备出载银介孔氧化硅(Ag-MSN)粉体,通过扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)表征纳米材料的微观形貌和尺寸,利用X射线衍射(XRD)确定纳米材料的成分并结合公式确定纳米银的粒径;通过平板培养法和分光光度计法揭示载银介孔氧化硅对于海洋微生物(需钠弧菌)的抗菌效果和机理。将载银介孔氧化硅粉体作为主要颜料与有机硅树脂复合,得到具有一定抑菌性能的涂层。该研究成果将有助于揭示纳米银防污机理,并对绿色海洋防污剂的制备与应用起到重要的促进作用。     

Crystal Morphology of Mesoporous Silica Thin Films Synthesized by the Spin-Coating Method Using PEO–PPO–PEO Triblock Copolymer

Mesoporous thin films on Si substrates with thicknesses of about 460–610 nm have been synthesized by the spin-coating method using a Pluronic EO₇₇PO₂₉EO₇₇ (F68), EO₁₀₄PO₃₉EO₁₀₄ (F88), and EO₁₃₃PO₅₀EO₁₃₃ (F108) triblock copolymer system. The triblock copolymers were preserved within the synthesized mesoporous thin films. Transmission electron microscopy (TEM) characterization of these films clearly demonstrates that long-range mesostructural ordering strongly depends on the molecular weight of the poly(ethylene oxide)–poly(propylene oxide)–poly(ethylene oxide) (PEO–PPO–PEO) triblock copolymer, with lower molecular weight producing higher degrees of order. Plane and cross-sectional high-resolution TEM studies coupled with X-ray diffraction (XRD) analysis also show that highly ordered F68 mesoporous silica thin film forms a cubic structure with a lattice spacing a = 6.70 nm.     

模板剂对介孔氧化硅制备的影响研究进展

从模板法概念的提出至今,模板剂在合成介孔氧化硅的过程中得到了较快的发展,但是不同种类模板剂的性质对介孔材料的形貌、孔径以及介孔结构的影响并没有得到充分的总结和利用,因此对如何选择合适的模板剂合成得到想要的介孔氧化硅提供一个重要的参考是极为重要的.本文结合国内外研究现状,对选取模板剂配合相应的溶剂体系对制备介孔氧化硅的不同进行了综述,并对模板剂的发展和介孔氧化硅的应用进行了展望.