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.     

胶晶模板法合成三维有序大孔金属氧化物材料

以自然沉积组装的聚苯乙烯(PS)微球为胶体模板,分别以浓度为50%的钛酸四丁酯醇溶液和锆酸四丁酯醇溶液为前驱体对模板进行填充,最后通过煅烧除去模板得到了三维有序大孔(3DOM)TiO2、ZrO2材料。从SEM照片可观察到,3DOMTiO2、ZrO2材料可以看成是PS模板的逆复制,孔径大小均匀,与PS模板相比具有一定的收缩。进一步通过TEM照片观察,3DOM材料整体上呈面心立方结构,孔壁完整致密。XRD显示,制备的3DOM的TiO2和ZrO2孔壁分别为锐钛矿型和单斜晶型。     

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.     

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。     

软模板法制备纳米TiO2介孔材料

以三嵌段共聚物EO20PO70EO20(P123)为模板剂,异丙醇钛(简称TTIP)为无机钛源,在适量强酸的催化作用下,由软模板法合成出TiO2介孔材料的前驱体凝胶后,经老化、煅烧得到了TiO2介孔材料.分别利用X射线衍射仪、高分辨率透射电子显微镜以及比表面积与孔径分析仪对制得的TiO2介孔材料的结构、形貌、比表面积和孔径进行了表征,并探讨了煅烧温度对介孔形成的影响.结果表明:通过调整原料的比例,在400℃下煅烧可得到局部结晶有序、比表面积大的纳米TiO2介孔材料.     

单分散聚苯乙烯微球合成及在三维有序大孔材料制备中的模板作用

通过乳液聚合得到了单分散的聚苯乙烯(PS)微球乳液并通过阳离子破乳沉降法实现PS微球自组装,得到了紧密堆积的PS微球的胶体模板剂。向PS胶体模板的空隙填充硅溶胶,再通过焙烧去除模板得到三维有序大孔(3DOM)二氧化硅(SiO_2)材料。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、红外和热重分析等对合成的3D大孔SiO_2材料进行表征。结果表明:使用粒径不同的PS微球作为模板,制得的3D大孔SiO_2材料的孔径在200~400nm之间。该制备方法为多孔材料的制备开拓了一条可行、便捷的途径。     

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.     

溶胶-凝胶法制备介孔TiO_2及其表征

以钛酸四丁酯(TBOT)为钛源,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,采用溶胶-凝胶法制备了介孔TiO_2。采用X射线衍射分析仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)和N_2吸附脱附对介孔TiO_2进行表征。结果表明,低于500℃煅烧,制备出的介孔TiO_2晶型为锐钛矿型,比表面积达283.32m~2/g,最可几孔径在3.5nm左右,孔体积0.422cm3/g;550℃煅烧制备的介孔TiO_2比表面积下降,并出现金红石型结构。     

胶晶模板法制备3DOM材料

三维有序大孔材料具有整齐有序的孔道、分布均一的孔形孔径,因而在催化剂载体、过滤和分离材料、电极材料以及热阻材料等有着非常重要的作用.模板法是制备三维有序大孔(3DOM)材料最常用的方法.其制备过程包括模板的制备、组装,往模板微球间的间隙填充前驱物溶液及模板的去除这几个步骤.结合近年来对这方面材料的研究工作及文献作一简要系统的综述.     

溶胶-凝胶法制备TiO_2-Al_2O_3复合光催化剂及其表征

以钛酸四正丁酯为钛源,异丙醇铝为铝源,采用溶胶-凝胶法制备了TiO2-Al2O3复合光催化剂,考察其对甲基橙的吸附性能和在紫外光照射下的光催化活性。采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、N2吸附-脱附等对催化剂的晶相结构、化学组成及BET比表面积和孔径分布等进行了表征。结果表明TiO2-Al2O3复合光催化剂由TiO2和Al2O3组成,其中TiO2为单一的锐钛矿晶相,Al2O3为非晶态,Al2O3的存在可抑制TiO2晶粒的生长。在n(Ti)/n(Al)=12,500℃煅烧3h制得的TiO2-Al2O3复合光催化剂比表面积达99.21m2/g,平均孔径为22.39nm,累计孔容积为0.4493cm3/g。在500℃煅烧制得的复合光催化剂具有最佳的光催化活性和吸附性能。与纯TiO2相比,相同条件下TiO2-Al2O3复合光催化剂的光催化活性和吸附性能都有较大提高。     

TiO2多孔陶瓷的制备

在水热法成功制备锐钛矿型TiO2的基础上,首次利用高分子悬浮聚合技术,将单一分散性的造孔剂球形聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）（700nm）和TiO2分别制成悬浮液,通过混合、真空抽滤、煅烧的工艺,制备出孔径可控,孔径分布均匀的TiO2多孔陶瓷。烧成后的TiO2多孔陶瓷SEM结果显示其具有孔径分布均匀的结构特点,     

介孔TiO2的制备及其对漂白废水中对氯苯酚的降解研究

以钛酸四丁酯（TBOT）为前驱体,三嵌段共聚物（P123）为模板剂,用溶胶一凝胶法合成了孔径分布均匀的介孔TiO2;用小角X射线衍射（SAXRD）、X射线粉末衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）和红外光谱（FT-IR）等分析手段对产物结构和光学性能进行了表征。结果表明：TiO2为介孔结构,在低于400℃煅烧时介孔结构稳定性高,孔径均匀分布,晶型全部为锐钛矿。光催化降解对氯苯酚表明介孔TiO2具有优异的催化性能,在250W紫外灯照射2h后,氯化有机物中的苯环特征峰完全消失,降解率可达95．3％。     

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。     

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。     

双模板法制备分级孔ZnO及其电致发光性能

以P123为介孔模板、以Zn(Ac)2·2H2O和LiOH·H2O为原料制备ZnO前驱体溶胶,对聚苯乙烯(PS)微球模板进行填充,55℃干燥后形成凝胶。经过600℃高温煅烧除去有机模板剂P123和PS,从而得到了具有介孔/大孔分级结构的ZnO材料。采用扫描电子显微镜、傅立叶变换红外光谱仪对分级孔结构ZnO材料进行了表征,并研究了其电致发光性能。结果表明,相同条件下介孔/大孔分级结构ZnO材料的发光强度是介孔ZnO材料的3.3倍。     

模板法制备介孔TiO2及其在模拟太阳光下光催化还原Cr(Ⅵ)性能的研究

以钛酸四丁酯为钛源,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,采用溶胶-凝胶法制备了高催化性能的介孔TiO2光催化剂.以Cr(Ⅵ)作为目标污染物,对比探究了制备过程中不同溶胶pH、CTAB添加量、煅烧温度这3种控制因素对所制备的介孔TiO2光催化性能的影响.采用Brunauer-Emmett-Teller(BET)法、...     

TiO2/SrTiO3光子晶体薄膜的制备及光电催化性能

以单分散聚苯乙烯(PS)微球在FTO导电玻璃表面自组装形成的蛋白石(Opal)结构为模板,使用溶胶-凝胶法进行TiO2前驱体的填充,退火后制备出反蛋白石结构的TiO2光子晶体薄膜。进一步通过水热反应将部分TiO2反应生成SrTiO3从而形成TiO2/SrTiO3异质结。通过多种手段技术表征了所制备材料和结构的晶型,形貌及其光电化学性能。研究结果表明,SrTiO3的负载量和晶粒大小可以通过水热反应时间调控。在经过0.5h的水热反应后,SrTiO3的负载量为9.6%,TiO2/SrTiO3薄膜保持了原有的光子晶体结构,且光电流增大了82%。TiO2/SrTiO3异质结构的形成能有效地促进光生载流子的分离,提高光电催化性能。     

有序大孔TiO2双层膜的设计合成及其在染料敏化太阳能电池中的应用

以垂直沉积法制备的聚苯乙烯(polystyrene,PS)胶体晶体为模板,钛酸四异丙酯为钛源,通过浸渍-煅烧工艺制备了具有分层次有序结构的大孔TiO2双层膜,并作为光阳极应用于染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cells,DSSCs)。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、紫外-可见漫反射光谱仪和氮气吸附-脱附分析仪等手段对样品进行了表征。结果表明,有序大孔TiO2薄膜较好地复制了PS模板的三维有序结构,且有较大的比表面积。光电性能测试结果表明,与以纯P25薄膜为光阳极的DSSCs相比,有序大孔TiO2双层膜为光阳极能够明显提高DSSCs的光电转换效率,可从4.16%提高到6.08%。该类型分层次有序结构大孔TiO2双层膜在DSSCs中具有重要的潜在应用价值。     

双介孔SiO_2的原位合成及表征

以富含大孔或大介孔结构的硅胶为原料,在其上通过原位晶化合成具有小介孔-大介孔双孔分布的复合SiO2,并利用N2吸附-脱附、X射线衍射、扫描电镜、透射电子显微镜等手段对SiO2的物化性能和孔分布进行了表征。结果表明,所制备的样品具有双孔分布,孔径分别在3和45nm左右;小介孔的孔结构与MCM-41介孔类似,负载于硅胶表面及大孔孔壁上;大介孔的孔径较硅胶孔径有所减小,但未被完全填充堵塞。通过改变TEOS/大孔硅胶及CTAB/TEOS的配比可以实现对双介孔SiO2孔分布的调控。     

大孔结构TiO_2颗粒的合成及其光催化性能研究

以钛酸丁酯配制的TiO_2溶胶为前驱体,用聚苯乙烯(PS)微球团聚体作为模板,利用层层自组装技术获得了TiO_2/PS复合颗粒。复合颗粒经高温煅烧后进一步得到了大孔结构TiO_2颗粒。利用扫描电子显微镜、Fourier红外光谱仪、比表面及孔径分析仪等对TiO_2/PS复合颗粒及大孔结构TiO_2颗粒进行表征。通过光催化降解甲基橙实验评价大孔结构TiO_2颗粒在紫外光条件下的催化活性,实验表明,大孔结构TiO_2颗粒的催化效率较相同制备条件下的粉体TiO_2大大提高。