硬模板法合成介孔金属氧化物的研究进展

介孔金属氧化物材料因具有纳米构造单元、大比表面积和规整孔结构而得到广泛关注。对介孔金属氧化物硬模板合成法的改进及不足进行了阐述与讨论,介绍了介孔金属材料在催化和电化学等方向的应用及创新,并对硬模板法合成介孔金属氧化物的发展方向和研究开发的重点进行了展望。     

硬模板法合成介孔金属氧化物的研究进展

介孔金属氧化物材料因具有纳米构造单元、大比表面积和规整孔结构而得到广泛关注。对介孔金属氧化物硬模板合成法的改进及不足进行了阐述与讨论,介绍了介孔金属材料在催化和电化学等方向的应用及创新,并对硬模板法合成介孔金属氧化物的发展方向和研究开发的重点进行了展望。     

晶态介孔金属氧化物的合成研究进展

晶态介孔金属氧化物与相应的无定形材料相比具有更加优异的催化、光学、电学、磁学和力学等性能,具有较宽的应用范围,是近年来介孔材料合成的热点。本文主要对晶态介孔金属氧化物的制备方法,包括非晶晶化法、蒸发诱导自组装法和硬模板法进行了介绍,并对这些方法的优缺点进行了比较。     

介孔过渡金属氧化物的合成研究进展

介孔过渡金属氧化物作为一种非硅基介孔材料,在光、电、磁、传感、催化等领域有着潜在的应用价值,是近年来研究的热点。本文主要从合成角度对几种典型的介孔过渡金属氧化物的最新研究进展作了总结,其中包括Ti、W、Nb、Mn、Mo、Ni、Co等。详细阐述了其合成方法、合成过程,也涉及了少量的应用研究,并根据目前合成该类材料所面临的难题,提出了介孔过渡金属氧化物以后的研究方向,即合成具有高热稳定性、孔壁高度结晶以及长程有序的介孔材料。     

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。     

模板法合成介孔CeO_2研究现状

CeO2是一种重要而廉价的稀土化合物,广泛应用于催化领域,将其制备成为介孔态材料可以提高其催化反应活性,拓宽其应用范围。阐述了当下使用各种模板法制备介孔CeO2的研究现状,着重关注了CeO2的介孔参数,并展望了模板法合成介孔CeO2的趋势。     

软模板法合成有序介孔炭的模板剂研究进展

本文较为详尽地介绍了软模板法合成有序介孔炭材料过程中常用到的几种模板剂,包括两性表面活性剂、嵌段共聚物等,其中嵌段共聚物又可进一步划分为二嵌段共聚物和三嵌段共聚物.并简要介绍了合成介孔炭时采用的反应路线以及产物的结构特征.比较了不同模板剂在合成过程中的优缺点,并展望了其未来发展前景.     

非硅基介孔材料的合成和研究进展

主要介绍了介孔碳、介孔金属氧化物、介孔金属等几种主要类型的非氧化硅基介孔材料的合成及研究进展,包括合成方法、材料表征以及这些材料的应用等,同时指出这类材料的研究热点和发展趋势.     

软模板法合成有序介孔材料的研究进展

有序介孔材料具有高度有序的孔道结构,较高的比表面积和较多活性位,已经广泛应用于气体吸附、催化剂和功能材料等领域。本文系统评述了软模板法制备有序介孔材料的合成路线及其组装机理,并对课题组采用软模板法组装介孔氧化钛粒子的机理进行了分析。     

硬模板法合成分子筛研究进展

综述了近年来以各种碳材料(如碳纳米管、炭气凝胶、介孔碳、炭黑)、生物质及其它材料(如聚苯乙烯微球、CaCO3等)为硬模板合成分子筛的研究进展,介绍了各种模板剂的使用特点和效果,最后总结了利用硬模板法合成分子筛面临的一些问题。     

A facile route for synthesis of mesoporous barium titanate crystallites

Well crystallized BaTiO₃ with meso-structure inside the crystallites was directly synthesized from the solution via a simple sol-precipitation process with cetyltrimethylammonium chloride (C₁₆TMAC) as the cationic surfactant. Mesoporous structure (pore size distribution peaking at 2.2 nm) with single crystalline wall was obtained after removal of the template by calcination. The pores were locally ordered for some regions but wormhole-like on the whole view. The resulting materials were characterized with wide-angle and low-angle X-ray diffraction, SEM, TEM and low temperature nitrogen adsorption–desorption isotherms. A specific surface BET area of 50 m²/g was obtained. Formation mechanisms of the single-crystalline mesoporous structure are discussed. The present method avoids onerous heat treatment procedure for crystallization and provides an efficient way to synthesize mesoporous functional multi-metallic oxides with single-crystalline wall.     

Novel nanocasting method for synthesis of ordered mesoporous metal oxides

Novel one-step high vacuum nanocasting method is developed to prepare ordered mesoporous rare earth and transition metal oxides with high-surface area using mesoporous KIT-6 as hard templates. Characterization of these mesostructured materials was performed by the X-ray powder diffraction, high resolution transmission electron microscopy and N₂ adsorption–desorption isotherms. In this synthesis method, metal oxide precursors are effectively filled into the channels of hard templates by a one-step high vacuum impregnation, and the excess precursors can be removed through vacuum filtration. It is a very effective nanocasting method and has the wider application in the preparation of mesoporous metal oxides with high surface area and high purity.     

过渡金属氧化物催化腈水合生成酰胺的研究进展

腈水合生成酰胺具有原子经济性高以及无其他副产物生成的优点。通常腈水合生成酰胺是在强酸或强碱催化下进行的,但其具有腈过度水解生成羧酸以及需要中和催化剂生成盐等缺点。采用过渡金属氧化物如氧化锰(MnO₂)、氧化镍(NiO)、氧化铈(CeO₂)以及氢氧化钌[Ru(OH)_x]为催化剂替代强酸或强碱可克服上述缺点。本文总结了上述过渡金属氧化物为催化剂催化腈水合生成酰胺反应的进展,从中可以看到腈水合生成酰胺反应依赖于催化剂的种类、制备方法以及腈的结构。对每种催化剂的制备方法、使用范围、优缺点进行了分析。对各种催化剂催化腈水合生成酰胺反应的可能机理进行讨论。根据以上讨论,预期此类催化剂将向复合型和负载型方向发展。     

生物模板法制备金属氧化物及其催化应用研究进展

自然环境中长期进化形成的多层次、多维和多尺度天然硬模板结构和一些具有多层次多维结构的天然“软”生物分子可为多级结构纳米材料的设计与制备提供了新的思路。金属氧化物通常作为催化剂的重要组成部分,其制备与催化应用得到广泛关注,生物模板法为金属氧化物的制备提供了一条简单、绿色、有效的合成路线。本文从基于生物模板的制备方法、生物模板在氧化物制备过程中的作用和生物模板在金属氧化物催化应用时的作用方面总结近十年来的研究进展。基于硬模板的制备方法简单高效,可完美地复制结构类似的金属氧化物材料,而软模板能够灵活地调控金属氧化物颗粒的尺寸和分散性。基于生物模板制备金属氧化物的过程往往经历“吸附-成核-生长-组装”多步骤,生物模板起着表面吸附、空间限域、导向等重要作用。就所得金属氧化物的催化应用而言,生物模板法的优势在于能够实现氧化物材料元素的自掺杂、有效改善传质以及特殊的表面结构赋予催化剂优异的催化性能。