三维有序大孔ZrO2的制备与表征

以自然沉积的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)胶体晶体为模板,用一定浓度的氧氯化锆乙醇溶液为前驱体进行填充,最后通过煅烧除去模板得到了三维有序大孔(3DOM)ZrO2材料.从SEM照片观察到,3DOM ZrO2可以看成是PMMA模板的逆复制,孔径大小均匀,排列整齐,整体上呈面心立方结构.孔径在260 nm左右,收缩率约为28%,孔壁填充完全.XRD结果表明,制备的3DOM ZrO2孔壁为单斜晶型,晶粒大小为26 nm.     

胶晶模板法合成三维有序大孔TiO2

以自然沉积的聚苯乙烯(PS)胶体晶体为模板,一定比例钛酸丁酯、乙醇、醋酸、盐酸和水配制的溶胶溶液为前驱体进行填充,溶胶在PS模板间隙内发生原位凝胶,最后通过煅烧除去模板得到了三维有序大孔(3DOM)TiO2材料.从SEM照片可观察到,3DOMTiO2可以看成是PS模板的逆复制,孔径大小均匀,排列整齐,整体上呈面心立方结构.孔径在280nm左右,收缩率为22%,孔壁填充完全,孔与孔之间由小窗口相连.XRD分析表明,制备的3DOM TiO2孔壁为锐钛矿晶型.     

蛋白石、反蛋白石结构光子晶体的制备进展

近30年来,蛋白石结构光子晶体(简称蛋白石)和反蛋白石结构光子晶体(简称反蛋白石)成为光波导、光催化、化学及生物传感器、光伏电池等研究领域的热点。对蛋白石制备方法进行了归纳,从毛细管力、电磁场力及其他外加力的作用方面对自组装方法进行了分类和讨论;将反蛋白石制备方法归纳为三步法和两步法,详细地介绍、分析了三步法中反蛋白石前驱体充填方法,总结了两步法制备大面积、无缺陷反蛋白石研究进展,并进行了讨论;最后对蛋白石、反蛋白石制备进行了总结和展望。     

基于模板法制备三维有序大孔材料及其应用进展

讨论了基于模板法构筑三维有序大孔材料的制备方法和最新研究进展,并详细分析了溶胶-凝胶法、化学气相沉积法、纳米晶体填充法和电场沉积法的差别。同时,还归纳了三维有序大孔材料在光学、催化、吸附、生物医学以及磁学方面的应用现状,并着重讨论了光子晶体材料作为硅薄膜太阳能电池的吸收层、背反射层和中间反射层以及其在染料敏化太阳能电池中的应用研究现状。     

三维有序大孔材料的制备及应用

主要介绍了胶晶模板法制备三维有序大孔材料(3DOM),详细阐述了单分散微球的合成、胶晶模板的排列、前驱物的填充以及胶晶模板的去除,同时还归纳了3DOM材料在催化剂载体、过滤及分离材料、光子晶体和光学传感器等方面的应用,并指出了目前急需要解决的问题.     

胶体阵列及三维光子晶体制备的研究进展

单分散的胶体颗粒能自发排列成胶体阵列,其长程有序结构能获得许多特殊的性质.胶体阵列被用作制备可见光及近红外波长范围的光子晶体的基础.以其为模板制备的反蛋白石结构可拥有全光子禁带,为新一代光子器件开发和应用带来了希望.介绍了单分散胶体颗粒的主流制备方法,归纳总结了胶体阵列制备的几种方法和国内外最新的相关报道,简述了其在制备三维光子晶体领域的最新进展以及该领域国内外的研究进展.     

三维有序交联聚苯乙烯大孔材料的制备及其功能化

利用二氧化硅模板法,采用苯乙烯-二乙烯基苯自由基共聚方法制备了孔径在200～1020nm的三维有序交联聚苯乙烯大孔材料,并在此基础上通过氯甲基化反应对所制备的有序孔材料进行孔壁功能化.对所制备的三位有序交联聚苯乙烯孔材料及氯甲基化后的形貌进行了扫描电子显微镜表征.结果表明,所制备的有序孔材料孔径均一、结构有序,氯甲基化后的孔材料保持了原有孔材料的有序结构.红外光谱分析表明氯甲基基团已被成功地引入了有序孔材料,并且主要发生在苯环的对位.通过热重一滴定分析方法确定了引入到有序孔材料的氯相对含量为5.52mmol/g.     

三维有序大孔铜基吸附剂的制备及除碘性能

分别采用胶晶模板法和溶胶-凝胶法制备了具有三维有序大孔(3DOM)结构和无3DOM结构的铜硅复合物。通过静态实验评价了复合物对气态碘的吸附性能。采用SEM、TEM、XRD、热重仪对吸附碘前后的样品进行了表征,并对其进行了N2等温吸附脱附测试。结果表明:所制备的3DOM铜硅复合物三维孔道结构规整;与无3DOM结构的铜硅复合物及商品纳米铜粉相比,3DOM铜硅复合物对气态碘的吸附性能明显提升,这主要归功于其发达的孔道结构、大的比表面积和纳米尺寸晶粒。这一研究为开发新型高效的碘吸附剂提供了很有价值的依据。     

溶胶-凝胶模板法制备有序大孔TiO_2微球

以无皂乳液聚合方法自制的单分散聚苯乙烯(PS)微球乳液为原料,利用PS自组装制备了有序胶体晶体模板("蛋白石"),采用溶胶-凝胶模板法制备了有序大孔TiO2微球("反蛋白石"),其孔呈六边形,孔径分布均一,约为200nm。运用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对其形貌特征及晶型进行了表征,结果表明,采用表面含有羧基的单分散聚苯乙烯微球及高的硅油黏度制得的模板有序度高;通过控制煅烧温度可以改变有序大孔TiO2微球的晶型,当煅烧温度为500℃时,其晶型为锐钛型,当煅烧温度为700℃时,其晶型则为金红石型。     

反蛋白石结构光子晶体材料中光传输的仿真研究

单分散胶体球可自组装出面心立方结构(周期常数为a)的三维光子晶体材料,进一步用高折射率光学材料填充其间隙再除去胶体球则可制得高折射率差、反蛋白石结构的三维光子晶体材料,从而应用于集成光子器件。了解其光子带隙以及光在缺陷中的传输性质是设计与制造该光子晶体材料与器件的基础,因此采用时域有限差分法仿真,研究不同波长λ的光在完整与含直线、L形线缺陷的反蛋白石结构光子晶体材料中的传输性质。研究结果表明该材料光子禁带的归一化频率a/λ在0.45~0.55之间,光在直线缺陷和L形线缺陷中传输的透过系数分别为~65%和~72%。     

三维有序大孔SnO2及SnO2/SiO2材料的制备及结构特征

以SnCl2-2H2O和正硅酸乙酯为原料，用微球直径为585nm的聚苯乙烯胶晶为模板，制备了三维有序大孔SnO2和SnO2／SiO2材料，SEM观察表明，直接用SnCl2的乙醇溶液为前驱物溶液，难以形成有序的大孔结构，加入正硅酸乙酯或将SnCl2溶液转变为氧化物溶胶，则得到的大孔材料孔结构三维有序排列相当好，孔径为453～500nm，孔与孔之间通过小孔相连，XRD分析表明，大孔材料孔壁由晶粒直径约为17nmSnO2粒子构成。     

胶体晶体模板法合成有序大孔聚甲基丙烯酸甲酯

以离心沉降技术组装的二氧化硅胶体晶体为模板,从同种尺寸的二氧化硅微球出发,合成了孔的结构和形貌不同的两种有序大孔聚甲基丙烯酸甲酯。采用扫描电镜对模板、复合物及聚合物的形貌和微观结构进行了观察和表征。实验结果表明,所合成的聚甲基丙烯酸甲酯具有高度有序的多孔结构,模板的热处理工艺对孔的形状和连通性均有重要影响。     

三维有序大孔负载Pt-SO_4~(2-)/TiO_2固体超强酸的制备和性能

以一种直径约170nm的PMMA微球胶体晶体为模板,复制出孔径约为95nm的三维有序大孔SiO2,以这种大孔结构为载体,采用浸渍-焙烧法制备了三维有序大孔负载的Pt-SO42-/TiO2固体超强酸催化剂。探讨了TiO2负载量对三维有序大孔结构的影响。采用SEM、XRD、N2吸附-脱附实验对其大孔结构进行了表征。结果表明,适宜的TiO2负载量为30%(质量分数),太低,酸性不强,太高,易产生大孔的堵塞。负载后的大孔孔径约为75nm,呈现一种厚壁的球形大孔结构。与通常的三维有序大孔材料(孔径大于300nm)相比,这种孔径小化的大孔材料具有稳定性高和表面积大的特征。以乙酸和正丁醇的液相酯化反应为探针反应,发现这种大孔固体超强酸催化剂可以明显提高其催化活性。     

酸的种类和浓度对有序介孔二氧化硅形貌和孔结构的影响

以三嵌段共聚物聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯(PEO-PPO-PEO)为模板剂,正硅酸乙酯为无机硅源,HCl、HNO3、H2SO4及H3PO4四种酸为酸性介质,采用水热法合成有序介孔分子筛SBA-15。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、N2吸附-脱附等手段对产物的形貌和结构进行分析。结果表明:控制合成母液中H+浓度在一定范围时,HCl、HNO3、H2SO4、H3PO4四种介质中合成出的产品分别为"麦穗"状、"铜钱"状、长程连续"糖块"状和高度分散"糖块"状;在酸种类相同条件下,酸浓度对孔道的大小、微孔含量、孔壁厚度等孔道结构参数有一定影响,但酸浓度对孔道的影响要远小于酸种类的影响。     

三维有序介孔结构氧化钼制备及催化性能

以三维有序介孔分子筛KIT-6为模板剂制备碳模板, 七钼酸铵为钼源, 采用超声辅助下的真空浸渍法, 合成了三维(3D)有序介孔、蠕虫状介孔MoO₃。采用TEM、HRTEM、SAED、XRD、TG/DT、N₂吸脱附等对材料物理性能进行了表征。采用H₂-TPR、甲苯和一氧化碳完全氧化等对催化性能进行了评价。研究发现: 制备的三维有序介孔MoO₃为正交相晶体结构, 比表面积194 m²/g; 在转化率分别为50%、90%、100%时, 甲苯的起燃温度分别为203℃、215℃、225℃; CO起燃温度分别为114℃、158℃、180℃。3D-MoO₃优良的催化性能与高比表面和三维有序介孔架构密切相关。     

载邻菲罗林配体的三维有序大孔聚苯乙烯材料的制备及表征

采用胶体晶模板法合成了结构规整的三维有序聚合物材料,并在孔壁上引入了氯甲基。以氯甲基化的孔材料为基础进一步将含双齿N的邻菲罗林配体引到孔壁上,实现了聚合物孔材料的功能化,并通过扫描电镜(SEM),红外光谱(FT-IR)及热失重对各步所得产物进行表征。结果表明,成功将邻菲罗林配体负载到孔内,功能化后的孔材料很好地保持了三维有序大孔材料的结构特征,且孔材料在200℃左右呈现较好的耐热性。     

开放大孔海藻酸微球的制备及三维细胞培养应用EI北大核心CSCD

开放大孔微球能够帮助细胞-细胞和细胞-细胞外基质相互作用的形成,适合作为三维细胞培养支架。采用微流控技术和在线紫外引发交联法制备得到尺寸均一、大小可控的甲基丙烯酰化海藻酸(AlgMA)微球,利用冷冻干燥制孔法得到具有开放大孔的AlgMA微球。系统研究了内/外相流速比的变化和AlgMA浓度对微球尺寸、形貌和稳定性的影响,并以人肝癌细胞HepG2作为模型细胞,系统考察了AlgMA微球对细胞活性和增殖的影响。结果表明,当Alg-MA质量分数为10%时,微球的复溶胀性能和孔洞结构最好,分别培养HepG2细胞24 h,48 h和72 h后,细胞活性均在85%以上,培养48 h和72 h后,相较于前一天细胞数量分别倍增了1.24倍和1.76倍。该研究工作为开放大孔海藻酸微球的制备提供了新方法。     

气-液界面二元共沉积法制备三维有序大孔SiO2

采用乳液聚合法制备粒径为229nm的单分散聚苯乙烯(PS)微球,以单分散PS微球和粒径为10nm的硅溶胶为原料,采用蒸发自组装法在气-液界面上二元共沉积,制备了大孔SiO2材料。结果表明,当SiO2体积分数为11%时,大孔SiO2材料呈现有序规整的FCC结构,其填充率为42%,收缩率仅为2%。低温N2吸附表明该材料在大孔孔壁上存在6.4nm左右的介孔,是一种具有大孔/介孔复合孔道结构的功能材料。     

核壳结构TiO2/Ag反蛋白石的制备与形貌观察

用化学还原法制备了银包覆聚苯乙烯(PS)微球结构,通过垂直沉积法排列出具有密堆积结构的PS-Ag蛋白石模板,然后采用溶胶-凝胶法渗透TiO2,最后焙烧处理除去PS,制备出了规整的核壳结构TiO2/Ag反蛋白石。采用扫描电镜、透射电镜和X射线衍射对该样品进行了分析。结果表明,PS球表面包覆的为纳米尺度的金属Ag;所制备的PS/Ag核壳微球蛋白石经过480℃、12h焙烧处理后获得的核壳TiO2/Ag反蛋白石结构的单胞参数可以通过调节包覆银层的厚度来调变,即改变AgNO3与PS球的质量比获得具有不同银包覆层厚度、不同单胞参数的三维蛋白石和反蛋白石结构。     

基于反蛋白石结构的功能性薄膜制备及应用研究进展

作为光子晶体的一种典型结构,基于反蛋白石(IO)结构构筑的功能性薄膜呈现典型的周期性排列,除具有微孔大小均一、孔隙率高、孔径易灵活调控等优势外,还具有一些特殊的光学性质。近年来,IO结构膜引起了检测、防伪、药物输送、过滤等领域的广泛关注。本文首先概述了IO型膜的结构特点和光学特性,然后重点介绍了IO结构膜的制备方法并将其概括为“三步法”和“两步法”,接着详细总结了IO型膜在结构生色、传感器、电致变色、光催化和医学载体五方面的应用进展,最后对其未来的研究方向和发展趋势作出了展望。本研究可为IO型功能性薄膜的推广和应用提供策略支撑。