多孔金属氧化物的制备方法简述
mofs衍生纳米多孔碳包覆铁氧化物复合材料制备方法及应用
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mofs衍生纳米多孔碳包覆铁氧化物复合材料制备方法及应用1. 概述MOFs是指金属有机框架材料,是一种高度结构化的多孔材料,它由金属离子和有机配体通过配位键连接而成。
常见的MOFs材料有ZIF-8、MIL-101、UiO-66等。
MOFs材料具有高度的表面积和孔径,具有典型的多孔材料特性,可以在分子水平上精确调控孔径大小和表面性质,具有广泛的应用前景。
此外,MOFs材料还具有良好的化学稳定性和可控性,为制备多孔材料复合材料提供了很好的基础。
因此,将MOFs作为模板,制备纳米多孔碳被广泛研究,由于其结构精妙,具有多孔、高孔容、高比表面积等良好特性,能够充分发挥纳米材料的特点,因而具有广泛的应用前景。
同时,将Fe3O4与MOFs材料复合制备成纳米多孔碳包覆铁氧化物具有优秀的磁性、光学、催化等性质,在生物医学、催化、能源等领域有重要的物理和化学作用,因此也备受研究者的关注。
接下来,本文将简要介绍MOFs衍生纳米多孔碳包覆铁氧化物复合材料制备方法及应用。
2. MOFs衍生纳米多孔碳包覆铁氧化物的制备方法MOFs衍生纳米多孔碳包覆铁氧化物的制备方法主要包括以下几个步骤:2.1 MOFs材料的制备MOFs材料的制备方法主要是通过配位反应在水相或非水相溶液中生成。
常见的方法有溶剂热法、常压气相沉积法、水热法、溶剂振荡法等。
在MOFs的制备过程中,可根据实际需要进行调节,以得到不同孔径、不同性质的材料。
2.2 MOFs材料的热解MOFs材料的热解是指将MOFs材料在高温下分解为无机颗粒和有机物的过程。
热解温度与时间对复合材料孔径、比表面积和磁性等性质有很大的影响。
通常可将MOFs材料在氮气或氢气气氛下热解,使得其无机骨架得到保留,有机物质被完全转化为碳。
2.3 包覆Fe3O4在MOFs材料热解后形成的纳米多孔碳材料表面较为平整,更容易表面修饰,而铁氧化物的具有催化、磁性等优良特性,可以与纳米多孔碳材料形成复合材料。
金属有机框架衍生的金属氧化物
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金属有机框架衍生的金属氧化物
金属有机框架(MOFs)是一种由金属离子和有机配体组成的多孔
晶体材料。
近年来,通过对MOFs进行热解、氧化等处理,可以合成
出一系列的金属氧化物材料。
这些金属氧化物材料具有多孔结构、高比表面积、良好的热稳定性等特点,在催化、吸附、传感等领域具有广泛的应用前景。
例如,通过热解MOFs可以制备出金属氧化物纳米晶体,这些纳
米晶体具有较高的比表面积和活性位点密度,可以作为高效的催化剂。
同时,MOFs还可以作为前驱体合成出不同形貌、尺寸的金属氧化物
纳米材料。
例如,通过对MOFs进行氧化处理可以制备出氧化铁纳米片、纳米颗粒等形貌多样的材料。
此外,MOFs衍生的金属氧化物还可以应用于气体吸附、分离等
领域。
例如,将MOFs热解得到的金属氧化物作为吸附材料,可以有
效地去除空气中的有害气体,如二氧化硫、一氧化碳等。
另外,MOFs 的柔性结构以及与有机配体的配合作用也为其在气体分离领域提供
了可行性。
总之,MOFs衍生的金属氧化物材料具有广阔的应用前景,未来
将在能源、环境、化学等多个领域得到广泛的应用。
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实验七-实验报告
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实验七:超声化学法制备纳米多孔氧化物及其电化学性能研究专业:材料物理姓名:许航学号:141190093一、实验内容与目的1、学习超声化学反应的基本原理,熟悉反应装置的构成;2、通过与其他方法比较,了解超声化学法在多孔纳米材料制备方面的优缺点;3、学习超声化学法制备多孔金属氧化物的实验步骤,了解多孔纳米材料的表征方法;4、学习电化学工作原理,掌握电容测试方法,熟悉超级电容器常用的金属氧化物材料。
二、实验原理超声化学主要源于声空化导致液体中微小气泡形成、振荡、生长收缩与崩裂及其引起的物理、化学效应。
液体声空化是集中声场能量并迅速释放的过程,空化泡崩裂时,在极短时间和空化极小空间内,产生5000K以上的高温和约5.05×108Pa的高压,速度变化率高达1010K/s,并伴有强烈的冲击波和时速高达400km的微射流生成,使碰撞密度高达1.5kg/s;空化气泡的寿命约0.1μs,它在爆炸时释放出巨大的能量,冷却速率可达109K/s。
这为一般条件下难以或不能实现的化学反应提供了一种特殊的环境。
这些极端条件足以使有机物、无机物在空化气泡内发生化学键断裂、水相燃烧和热分解条件,促进非均相界面之间搅动和相界面的更新,极大提高非均相反应的速率,实现非均相反应物间的均匀混合,加速反应物和产物的扩散,促进固体新相的生成,并控制颗粒的尺寸和分布。
通过将超声探头浸入反应溶液中就可将超声波引入到一个有良好控温范围的反应系统。
利用超声来使反应体系中的物质得到充分的反应,从而制备出颗粒分布、大小尺寸均匀的纳米多孔氧化物。
三、实验数据及处理1.循环伏安曲线在恒定扫描速率下,伏安特性曲线为闭合曲线,且扫描速率越快,围成的图形面积越大。
2.恒流充放电电压-时间曲线曲线包括充电和放电两个过程,设定电压从0V充到0.6V,再放电到0V。
随着充电电流的增加,充放电总时间增长,曲线的峰点向时间增加的方向移动。
3.电容与充放电电流的关系通过公式C=I×∆t/∆v计算样品的电容值,做出电容-充放电电流曲线图,发现随着充放电电流的增加,测定的电容值减小,电容与电流几乎呈线性关系四、思考与讨论1、超声化学法来制备多孔金属氧化物纳米材料的过程中,超声波起了什么作用?答:超声在纳米材料的制备中的作用源自空化效应。
金属有机框架多孔材料的制备及其应用研究
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金属有机框架多孔材料的制备及其应用研究一、本文概述金属有机框架(MOFs)多孔材料作为一种新兴的功能材料,近年来在化学、材料科学和工程等领域引起了广泛关注。
由于其独特的结构和性质,MOFs在气体存储、分离、催化、传感和药物输送等领域展现出了巨大的应用潜力。
本文旨在全面综述MOFs多孔材料的制备方法,探讨其结构特点与性能之间的关系,并深入分析MOFs在多个领域的应用研究进展。
文章将首先介绍MOFs的基本概念、分类及特点,随后重点讨论不同制备方法的优缺点,包括溶剂热法、微波辅助法、机械化学法等。
在此基础上,本文将综述MOFs在气体吸附与存储、催化、化学传感、生物医学等领域的应用实例,并展望其未来的发展趋势和挑战。
通过本文的阐述,旨在为MOFs多孔材料的制备和应用研究提供全面的理论支撑和实践指导。
二、金属有机框架多孔材料的制备方法金属有机框架(MOFs)多孔材料的制备是MOFs应用的基础,其制备方法的选择直接影响着MOFs的结构、形貌和性能。
目前,常用的MOFs制备方法主要包括溶液法、水热/溶剂热法、微波辅助法、机械化学法以及电化学法等。
溶液法:溶液法是最常用的MOFs制备方法之一。
通常,将金属盐和有机配体溶解在适当的溶剂中,通过控制反应条件(如温度、pH 值、浓度等),使金属离子与有机配体在溶液中自组装形成MOFs。
这种方法操作简单,但通常需要较长的反应时间。
水热/溶剂热法:水热/溶剂热法是在高温高压的条件下,利用溶剂(如水或其他有机溶剂)的物理化学性质,促进金属离子与有机配体的反应,从而制备MOFs。
这种方法可以加速反应速率,制备出结晶度高、形貌规整的MOFs。
微波辅助法:微波辅助法是利用微波产生的快速加热和均匀加热效应,促进MOFs的快速合成。
这种方法具有反应时间短、能耗低、产物纯度高等优点,是近年来备受关注的一种MOFs制备方法。
机械化学法:机械化学法是通过机械力(如研磨、球磨等)促进金属盐和有机配体之间的反应,制备MOFs。
金属氧化物光电材料的制备及性能研究
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金属氧化物光电材料的制备及性能研究近年来,随着光电子产业的兴起,金属氧化物光电材料的制备及性能研究备受瞩目。
金属氧化物具有良好的光电性质,可以用于光电子器件、太阳能电池、光催化等方面。
本文将对金属氧化物光电材料的制备及性能研究进行探讨。
一、制备方法金属氧化物光电材料的制备方法多种多样,主要包括溶胶凝胶法、热分解法、物理气相沉积法等。
其中,溶胶凝胶法是一种常用的方法。
该方法利用水溶性有机化合物作为前体材料,在水溶液中形成胶体,经过热处理脱除水分和有机物质,形成金属氧化物。
该方法简单易行,可控性好,可以得到高纯度的材料。
热分解法是另一种重要的方法,该方法主要利用有机金属化合物作为前体材料,通过高温热解,得到金属氧化物。
该方法具有高效、快速、可控性好等优点,但是需要考虑产物的纯度和晶相等问题。
物理气相沉积法是一种利用高能量电子束、电弧或热蒸发等物理方法,使金属氧化物在基底表面形成薄膜的方法。
该方法具有光谱分析、薄膜结构分析等优点。
二、性能研究金属氧化物光电材料的性能研究重点在于光催化性能和光电转换性能。
光催化是指利用人工制造的光源(如紫外灯)或太阳光,照射在一些半导体表面,使表面形成活性位点,进而使有机废水、废气和有毒有害废物裂解成无害的物质。
光电转换是指将光能转换成电能或电信号的过程。
下面将分别介绍这两种性能的研究进展。
1. 光催化性能金属氧化物光催化剂的性能研究中,TiO2是最为出色的材料之一。
TiO2作为一种典型的金属氧化物,具有良好的光催化活性和光稳定性。
目前,学者们常用的光催化活性评价指标是亚甲基蓝脱色率,其原理是利用亚甲基蓝物质吸附在催化剂表面,经过光照后,亚甲基蓝分子的双键被质子化,从而达到脱色的目的。
研究结果表明,多种因素都可以影响TiO2的光催化性能,比如晶型、表面催化剂的大小和形状、孔径等等。
除了TiO2外,ZnO、SnO2、WO3、Bi2O3等金属氧化物也被广泛关注。
例如,ZnO是一种多孔材料,可作为催化剂用于光催化反应中。
介孔结构金属氧化物的制备与应用
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介孔结构金属氧化物的制备与应用
1诞生背景
近年来,随着纳米材料的兴起,越来越多的研究者开始深入研究具有复杂结构的多孔金属氧化物材料。
多孔金属氧化物材料因其独特的微观形貌,有着强的将介导属性和催化性能,在多电子能量转换系统中有广泛的应用,已得到广泛关注。
其中,介孔结构金属氧化物因其稳定性好、外延表界面孔结构复杂,在介催化氧化降解有机物中非常有效。
2制备方法
制备介孔结构金属氧化物的方法有很多种,其中包括动力学沉凝法、湿法和溶胶-凝胶法,等等。
动力学沉凝法是目前最常用的方法,它采用特定的溶液以原子的形式沉积在特定的表面,紧接着以低温的形式进行热研磨处理,使其产生多孔结构,此处还可以改变表界面构型,形成精细控制的多孔金属氧化物介孔结构。
3应用
介孔结构金属氧化物可用于多样的电催化过程,如电催化氧化降解、水热裂解和还原等。
例如,研究发现金属氧化物介孔结构可用于催化剂的制备,用来协助有机物进行氧化反应,降解有害物;也可用于融合存储和转换电能,作为电池、燃料电池及太阳能等电能转换器件中的电子传输层。
4结论
介孔结构金属氧化物具有多种制备方法和应用,具有很强的吸附性等优越性能,是一种非常好的催化剂和能源材料,可以用于多样的电催化过程中。
可见,介孔结构金属氧化物的研究仍有极大的潜力,未来的研究将会朝着更复杂的结构去探索,并开发出更优秀的性能。
多孔金属材料的制备方法及应用
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多孔金属材料的制备方法及应用摘要:孔金属材料由于具有独特的综合性能,近年来逐渐成为研究热点。
科研水平的提高使一些多孔金属材料的孔隙率可以达到90%以上,但许多的多孔金属材料的制备仍然存在很大的挑战。
本文主要对多孔金属材料的几种制备方法和多孔金属材料的应用进行了介绍,并对今后的研究热点作了展望。
关键词:多孔金属材料;制备方法;应用引言:多孔金属材料是一类新型的金属材料,与传统金属材料和其他多孔材料相比在某些方面具有更佳的性能,且随着研究的发展,多孔金属材料的应用领域变得更加宽泛。
简要回顾了多孔金属材料的研究历史,重点综述了几种常用的多孔金属材料的制备方法及其适用性,并对多孔金属材料的应用领域作了介绍,最后展望了多孔金属材料的研究趋势。
1多孔金属材料的制备工艺铝合金在工业上广泛用于制造金属泡沫。
除了铝之外,钛、铁、锌、铜等材料也在工业上得到了应用,但与铝相比,它们的存在率仍然很低。
不同的应用需求对多孔金属材料的孔隙率要求不同,根据多孔金属材料加工产生孔隙时的金属的物质状态(固态、液态、气态或电离态)对各种制备工艺进行分类:固相法、液相法、沉积法。
1.1固相法固相法制备多孔金属材料是对固相金属进行烧结,且在此过程中金属始终保持固态,此工艺方法包含的种类较多,较容易制备大块的材料,该方法操作简单,得到的金属孔隙率高、分辨率高、孔隙分布均匀,缺点是得到的多孔金属材料强度低,常用于制备的多孔金属材料有铝、钛、不锈钢、铜、钼等。
通常固相法常用的制备方法主要有粉末烧结法、粉末发泡法、氧化还原烧结法、空心球烧结法等。
1.2液相法液相法制备多孔金属材料是在液态金属中获得孔隙结构或者是熔化含有气体发泡剂预制体释放气体,气体扩散获得孔隙结构,以此获得多孔金属材料。
该方法的优点是操作简单、成本低、孔隙率高,但不太适用于熔点高的材质。
受液态金属粘度的影响,所得到的多孔金属材料孔隙结构不均匀,力学性能较差,多适用于制备铝合金、钢、铜、青铜、黄铜等多孔金属材料。
多孔金属材料的制备方法及应用研究论文(通用)
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多孔金属材料的制备方法及应用研究论文(通用)1、多孔金属材料的制备方法1.1铸造法铸造法分为熔融金属发泡法、渗流铸造法和熔模铸造法等.1.1.1熔融金属发泡法熔融金属发泡法包括气体发泡法和固体发泡法.此方法的关键措施是选择合适的增粘剂,控制金属粘度和搅拌速度,以优化气泡均匀性和样品孔结构控制的程度.此法主要用于制备泡沫铝、泡沫镁、泡沫锌等低熔点泡沫金属.对于熔融金属发泡法,当前研究较多的是泡沫铝.李言祥对泡沫铝的制备工艺、泡沫结构特点及气孔率方面进行了深入的实验研究;于利民等人根据采用此法生产泡沫铝在国内外泡沫金属的发展形势,总结并探讨了其制备工艺及优缺点.1)气体发泡法气体发泡法指的是向金属熔体的底部直接吹入气体的方法.为增加金属熔体的粘度,需要加入高熔点的固体小颗粒作为增粘剂,如Al2O3和SiC等.吹入的气体可选择空气或者像CO2等惰性气体.虽然设备简单、成本低,但孔隙尺寸和均匀程度难以控制.徐方明等用这种方法制备出了孔隙率为90!以上的闭孔泡沫铝;覃秀凤等介绍了该方法原理,并研究了增粘剂、发泡气体流量和搅拌速度等工艺参数对实验结果的影响.2)固体发泡法固体发泡法即向熔融金属中加入金属氢化物的方法. 发泡剂之所以为金属氢化物,是因为它会受热分解,生成的气体逐渐膨胀致使金属液发泡,然后在冷却的过程中形成多孔金属. 增粘剂主要选择Ca粉来调节熔体粘度,发泡剂一般为TiH2 . 采用同样的方法原理,可以通过向铁液中加入钨粉末和发泡剂的方式生成泡沫铁,但很少有相关的文献报道.Miyoshi T 等人采用这种方法制备出了泡沫铝.1.1.2渗流铸造法和熔模铸造法两种方法的相似之处在于都是将液态金属注入装有填料的模型中,构成多孔金属的复合体,然后通过热处理等的方式将杂质除去,经过冷却凝固得到终产物多孔金属;区别在于前者模型中填充的是固体可溶性颗粒(如NaCl、MgSO4等)或低密度中空球,后者铸模由无机或有机塑料泡沫(如聚氨酯)和良好的耐火材料构成.Covaciu M等用渗流铸造法制备了开孔型和闭孔型的多孔金属材料,John Banhart用熔模铸造法制备了多孔金属,详细研究了产品结构、性能及应用. 用渗流铸造法制备的多孔金属,其孔隙率小于80!,常用来制备多孔不锈钢及多孔铸铁、镍、铝等合金,虽然用这种方法制备的多孔金属孔隙尺寸得到准确控制,但成本较高. 熔模铸造法制备的多孔金属成本也很高,孔隙率比前者高,但产品强度低.1.2金属烧结法金属烧结法包括粉末烧结法、纤维烧结法、中空球烧结法、金属氧化物还原烧结法、有机化合物分解法等.1.2.1粉末烧结法粉末烧结法指的是金属粉末或合金粉末与添加剂按一定的配比均匀混合,压制成型,形成具有一定致密度的预制体,然后进行真空环境下高温烧结或钢模中加热的方式除去添加剂,最终得到多孔金属材料.此法可用来制备多孔铝、铜、镍、钛、铁、不锈钢等材料.通过粉末烧结法制备的多孔金属材料,其孔隙特性主要取决于采用的方法工艺和粉末的粒度.王录才等采用冷压、热压、挤压三种方式制备预制体,详细研究了铝在不同炉温下加热的发泡行为.根据所选添加剂的不同,粉末烧结法又分为粉末冶金法和浆料发泡法.两者选用的添加剂分别为造孔剂和发泡剂.造孔剂分为很多种,如NH4HCO3、尿素等. 陈巧富等用NH4HCO3作造孔剂,经过低温加热和高温烧结的方式制备出了多孔Ti-HA 生物复合材料,孔径范围100 ~500 μm,抗压强度高达20 MPa,可作为人体骨修复材料. 国外David C. D等用尿素作造孔剂制备出了具有一定孔隙率的泡沫钛; JaroslavCapek等以NH4HCO3为造孔剂,用粉末冶金法制备出了孔隙率为34 !~ 51!的多孔铁,并作出了多孔铁在骨科应用方面的设想.关于发泡剂的选择,TiH2或ZrH2常作发泡剂制备多孔铝、锌,而SrCO3常作为发泡剂制备多孔碳钢. 李虎等用H2O2作发泡剂,用浆料发泡法制备出了多孔钛,经过对其力学性能测试和碱性处理获得了有望成为负重骨修复的理想材料.1.2.2纤维烧结法纤维烧结法指金属纤维经过特殊处理后经过压制、成型、高温烧结的过程形成的多孔金属.运用这种方法制备的多孔金属材料,其强度高于烧结法.1.2.3中空球烧结法中空球烧结法指金属空心球粘结起来进行烧结,从而得到多孔金属材料的方法.常用来制备多孔镍、钛、铜、铁等,制得的金属兼具闭孔和开孔结构.其中金属空心球的制备方法是:用化学沉积或电沉积的方法在球形树脂表面镀一层金属,然后除去球形树脂.特别的是,多孔金属的孔隙尺寸可以通过调整空心球的方式来进行控制.1.2.4金属氧化物还原烧结法该方法旨在氧化气氛中加热金属氧化物获得多孔的、透气的、可还原金属氧化物烧结体,再在还原气氛中且低于金属的熔点温度下进行还原,从而得到开口的多孔金属. 这种方法可用来制备多孔镍、钼、铁、铜、钨等. 因为很难找到制备高孔隙率的多孔铁的方法,Taichi Murakami等用炉渣中的氧化物发泡,并采用氧化还原法制备出了多孔铁基材料.1.2.5有机化合物分解法将金属的草酸盐或醋酸盐等进行成型处理后,再在合适的气氛下加热烧结.如草酸盐分解反应式为Mx(COO)y→xM+YCO2式中:M为金属·金属的草酸盐分解释放CO2,在烧结体中形成贯通的孔隙.在制备过程中金属有机化合物可以成型后加热分解,再进行烧结.1.3沉积法此法是指通过采用物理或化学的方法,将金属沉积在易分解的且具有一定孔隙结构的有机物上,然后通过热处理方法或其他方法除去有机物,从而得到多孔金属.沉积法一般分为电沉积法、气相沉积法、反应沉积法等.1.3.1电沉积法该法是以金属的离子态为起点,用电化学的方法将金属沉积在易分解的且有高孔隙率三维网状结构的有机物基体上,然后经过焙烧使有机物材料分解或用其他的工艺将其除去,最终得到多孔金属. 具体操作步骤为:预处理、基体导电化处理、电镀、后续处理. 常用来制备多孔铜、镍、铁、钴、金、银等.国外Badiche X等用这种方法对泡沫镍的制备及性能进行了深入研究; 单伟根等电沉积法制备了泡沫铁,确定了基体的热解方式对泡沫铁的结构性能方面造成不同的影响,并且确定了最佳实验条件. Nina Kostevsek等研究了平板电极上和多孔氧化铝模板上的铁钯合金,并对二者的电化学沉积动力学进行了比较.1.3.2气相沉积法该法是在真空状态下加热液态金属,使其以气态的形式蒸发,金属蒸气会沉积在固态的基底上,待形成一定厚度的金属沉积层后进行冷却,然后采用热处理方法或化学方法去除基底聚合物,从而得到通孔泡沫金属材料.蒸镀金属可以为Al、Zn、Cu、Fe、Ti等.1.3.3反应沉积法反应沉积法,顾名思义指的是金属化合物通过发生反应,然后沉积在基体上的过程.具体操作环节是,首先将泡沫结构体放置在含有金属化合物的装置中,加热使金属化合物分解,分解得到的金属沉积在多孔泡沫基体上,然后进行烧结去除基底,得到多孔金属.通常情况下,金属化合物为羟基金属,在高温条件下发生分解反应,如制备多孔铁、镍等.2、多孔金属材料的性能及应用多孔金属材料可作为结构材料,也可作为功能材料. 同时结构决定性能,对于多孔金属而言,它的结构特点表现为气孔的类型( 开孔或闭孔) 、大小、形状、数量、分布、比表面积等方面. 多孔金属材料在航空航天、化学工程、建筑行业、机械工程、冶金工业等行业得到了广泛的应用,此外,在医学和生物领域也具有广阔的发展潜力. Qin Junhua等对多孔金属材料性能和用途两方面的研究进展做了重要阐述,并提出针对当前的形势,需要拓展多孔金属材料其他方面用途的必要性.2.1结构材料多孔金属材料具有比重小、强度高、导热性好等特点,常用作结构材料.可作汽车的高强度构件,如盖板等;可作建筑上的元件或支撑体,如电梯、高速公路的护栏等;也可作为航天工业上的支撑结构,如机翼金属外壳支撑体、光学系统支架,或用来制作飞行器等.最常用的是多孔铝.魏剑等提到了多孔金属材料可用来制作节能门窗、防火板材等,实现了其在建筑领域的应用价值.利用多孔金属材料的吸能性能,可制作能量吸收方面的材料,如缓冲器、吸震器等.最常见的是多孔铝.比如汽车的冲击区安装上泡沫铝元件,可控制最大能耗的变形;还有将泡沫铝填充入中空钢材中,可以防止部件承受载荷时出现严重的变形.与此同时,多孔铝兼具了吸音、耐热、防火、防潮等优势.2.2功能材料2.2.1过滤与分离材料根据多孔金属的渗透性,由多孔金属材料制作的过滤器可用来进行气-固、液-固、气-液、气-总第209期李欣芳,等:多孔金属材料的制备方法及应用研究13气分离.多孔金属的渗透性主要取决于孔的性质和渗透流体的性质.过滤器的原理是利用多孔金属的孔道对流体介质中粒子的阻碍作用,使得要过滤的粒子在渗透过程中得到过滤,从而达到净化分离的目的.铜、不锈钢、钛等多孔金属常用来制作金属过滤器,多孔金属过滤器被广泛应用于冶金、化工、宇航工业、环保等领域.在冶金工业中,通常用多孔不锈钢对高炉煤气进行除尘;回收流化床尾气中的催化剂粉尘;在锌冶炼中用多孔钛过滤硫酸锌溶液;熔融的金属钠所采用的是镍过滤器,此过程用于湿法冶炼钽粉等.在化工行业中,多孔不锈钢、多孔钛具有耐腐蚀性,常用作过滤器来进行过滤.比如一些无机酸或有机酸,如硝酸、亚硝酸、硼酸、96!硫酸、醋酸、草酸;碱、氢氧化钠;熔融盐;酸性气体,如硫化氢、气态氟化氢;一些有机物,如乙炔;此外,还有蒸汽、海水等.在宇航工业中,航空器的净化装置采用的是多孔不锈钢,制导舵螺中液压油和自动料管路中气体的净化也是采用这种材料,此外还可用于碳氢化合工艺中催化剂的回收.在环保领域里,主要是利用过滤器来净化烟气、废气及污水处理等方面.其中要实现气-气分离,需要对多孔材料的尺寸有更精准的要求,涉及到纳米多孔金属材料的制备工艺及其具有的性能等问题.奚正平等对洁净煤、高温气体净化、汽车尾气净化等技术作了具体的阐述,使用这些技术有利于缓解当前的环保问题.此外,医学上常用多孔钛可过滤氯霉素水解物,也可作为医疗器械中人工心肺机的发泡板等.2.2.2消音减震材料利用多孔金属材料的高孔隙率性能,可制作吸声材料.在吸声的作用上,通孔材料明显优于闭孔材料.通过改善声波的传播途径来达到消音的目的,这与多孔金属材料的材质和孔洞的结构密切相关.因为多孔钛还具有良好的耐高温、高速气流冲刷和抗腐蚀性能,所以被应用到燃气轮机排气系统等一些特殊的工作条件中,这种排气消声装置轻质、高效率、使用寿命长.段翠云等介绍了吸声材料的分类及应用,探讨了空气流阻和孔隙结构对吸声特性的影响. 王月等制备了孔径为2 ~ 7 mm,孔隙率为80!~90!,平均吸声系数为0. 4 ~ 0. 52 的泡沫铝,结果表明孔径越小,孔隙率、厚度越大,吸声性能越好. Ashby MF等在书中提到了利用泡沫金属的吸声性能可以生产消声器产品.利用多孔金属材料的抗冲击性,可用来制作减震材料.多孔金属的应力-应变(σ-ε)曲线可以分为三个阶段,即弹性变形阶段、脆性破碎阶段和紧实阶段,进而可以划分为三个区域.从曲线走势来分析,当多孔金属材料在受到冲击力时,应变滞后于应力,所以其在受到外界应力时首先变形的是它的骨架部分,随着外界应力的增大,骨架易发生破碎,当骨架受到挤压时,应变不再发生很大的变化.其中破碎阶段的起点为多孔材料的屈服强度.当受到外加载荷时,孔的变形和坍塌会消耗大量能量,从而使得在较低的应力水平上有效地吸收冲击能.中间部分区域表现出它的能量吸收能力,左边部分区域面积表现出它的抗冲击能力,面积越大,它所属的性能越好.2.2.3电极材料由于多孔金属材料具有高孔隙率、比表面积大等优点,因此常用来制作电极材料,常用的有多孔铅、镍等.刘培生等结合多孔金属电极的类型和特点,阐述了其制备工艺和性能强化的必要性,值得深思.多孔铅可用作铅酸电池中反应物的载体,可以填充更多的活性物质,减轻了电池重量,也可以用作良好的导电网络以降低电池内电阻.轻质高孔隙率的泡沫基板和纤维基板,与传统的烧结镍基板相比有明显的优势,前者有高能量密度、良好的耐过充放电能力、低成本,满足了氢镍、镉镍等二次碱性电池的技术要求.多孔镍在化学反应工程中用作流通性和流经型多孔电极,因为它除具有上述优点外,还可以促进电解质的扩散、迁移以及物质交换等.此外,它还可用作电化学反应器.袁安保等具体分析了镍电极活性物质的结构、性质以及热力学和动力学,而且研究了它的制备工艺及应用,对MH-Ni电池的开发具有重要意义.孔德帅等制备出了纳米多孔结构的镍基复合膜电极,结果表明,此复合膜在20A·g-1的冲放电流密度下,经过1000次充放电循环,电容保持率为94!.近年来,对锌镍电池的研究受到了国内外的热切关注,费锡明等针对锌镍电池制作技术的进展,阐述了当前面临的诸多问题并提出了相应的解决方案,为新型化学电池的进一步研究提供了重要线索.2.2.4催化载体材料泡沫金属韧性强、高传导、耐高温、耐腐蚀等性能,可制作催化载体材料.由于载体本身的比表面积较小,为增大金属载体与催化剂活性组分之间的结合力,需预先在载体上涂上一层氧化物.然后将催化剂浆料均匀涂抹在泡沫金属片的表面,经过压制成型,再将其置于高温环境中,可以使电厂废弃料得到有效妥善处理.2.2.5生物医学材料多孔钛及钛合金在医学上作为修复甚至替代骨组织的材料,需要具有较好的生物相容性,否则会使人体产生不良反应.而且要与需替代组织的力学性能相匹配.一般通过控制孔隙的结构和数量来调整多孔钛的强度和杨氏模量.多孔镁在生物降解和生物吸收上有很好的作用,也可作为植入骨的生物材料.此外,多孔金属材料具有良好的电磁波吸收性能,可以作电磁屏蔽材料;对流体流量控制有较高的精准度;具有独特的视觉效果,利润高,可以用作如珠宝、家具等装饰材料.3、多孔金属材料的研究现状及存在问题1)近些年来对多孔金属的研究多为低熔点、轻金属,其中研究最多的为泡沫铝.人们利用多孔金属的性能,将其运用到了实际生产和生活中,但对它的其他性能还有待研究和探索.多孔金属的研究范围、应用领域还需要进一步扩展,如多孔金属在催化领域、电化学领域或其他领域的应用等.2)在多孔金属材料的制备方法中,都存在孔隙在金属基体上的数量和分布等关键问题.孔径尺寸、孔隙率的可控性和孔隙分布的均匀性等性质,以及多孔金属的作用机制还需要进一步探究和完善.3)多孔金属材料作为冶金和材料科学的交叉领域,需要强化综合多方面的理论知识,而不是就单一方面进行研究.在多孔金属材料课题研究过程中,需要在理论分析的基础上,在实践过程中尽可能降低成本,避免材料的浪费,简化工艺,缩短工序.4)一些多孔金属材料的开发,还停留在实验室阶段,距工业中大规模生产和应用还存在着很大距离,需要研究者们共同努力,早日实现需求-设计-制备-性能-应用一体化.对金属多空材料的应用有着重要的作用,金属多孔材料是有着功能和结构双重属性的工程材料,尤其是在近些年的'发展过程中使其得到了较为广泛的应用。
一种多孔中空结构金属氧化物的通用合成方法[发明专利]
![一种多孔中空结构金属氧化物的通用合成方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/fa825cbdbe23482fb5da4c44.png)
专利名称:一种多孔中空结构金属氧化物的通用合成方法专利类型:发明专利
发明人:薛冬峰,刘军
申请号:CN200810010844.9
申请日:20080325
公开号:CN101274749A
公开日:
20081001
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明属于无机非金属材料的制备领域,具体地说是涉及一种通用的合成高孔隙率中空金属氧化物方法。
本方法是以可溶性过渡金属硝酸盐(MNO,M=Cu,Ni,Co)和可溶性硫源(硫
脲,thiourea)和硒源(亚硒酸钠,NaSeO)为原料,先制得金属硫化物(CuS,CuS,NiS,CoS)和硒化物(CuSe)前驱物,再经过程序升温高温氧化得到相应的多孔金属氧化物空心框架(CuO,NiO and CoO)。
该方法克服了以往制备方法中原料和生产成本高,工艺复杂等缺点,制备的金属氧化物比表面积高、热稳定性高、分散性好、不需要加入昂贵的高分子有机模板、易于实现工业化生产。
申请人:大连理工大学
地址:116024 辽宁省大连市甘井子区凌工路2号
国籍:CN
代理机构:大连八方知识产权代理有限公司
代理人:卫茂才
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纳米多孔金属材料的制备及其应用
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纳米多孔金属材料的制备及其应用随着工业和科技的不断发展,纳米多孔金属材料成为了当下的研究热点之一。
纳米多孔金属材料具有许多优异的物理和化学性能,可以应用于各种领域,如催化、能源存储、传感和生物医学等。
本文将介绍纳米多孔金属材料的制备方法以及在不同领域中的应用。
纳米多孔金属材料的制备方法主要有三种。
第一种是物理方法。
物理方法主要是采用溅射、热蒸发等技术将金属原料制成薄膜,然后用无机模板或者有机模板进行脱模得到多孔金属材料。
物理方法制备的多孔金属材料具有孔径分布均匀、结构规整、孔径可控等特点。
但是物理方法制备多孔材料成本较高,制备难度较大。
第二种是化学方法。
化学方法一般是采用沉积、电化学沉积、还原、加热、溶胶凝胶法等技术制备纳米多孔金属材料。
化学方法制备多孔材料成本相对较低,制备过程简单,但是制备的多孔材料常常结构分布不均匀,孔径不可控,孔径大小不同等问题。
第三种是生物方法。
生物方法利用微生物、植物和动物等生物体或其代谢产物来合成具有多孔结构的材料。
生物方法制备的多孔材料结构可控性较强,同时还能够在制备过程中实现资源环保。
但是,生物方法制备多孔材料成本较高,制备规模较小,不利于工业化生产。
除了纳米多孔金属材料的制备方法外,纳米多孔金属材料还具有广泛的应用前景。
以下分别介绍几个应用方向。
首先是催化领域。
由于多孔金属材料的特殊结构,可以提供更多的催化活性位点,从而增加催化反应速率和选择性。
目前,多孔材料已经广泛应用于氢化、氧化、烷基化、脱氢等反应。
例如,采用多孔铜电极可以在室温下高效地还原各种有机物,具有很好的应用前景。
其次是能源领域。
制备具有高比表面积和优异传输性质的纳米多孔金属材料是大幅提高能量转换效率、减少环保压力的重要途径。
多孔材料可以应用于锂离子电池、燃料电池、太阳能电池等领域,具有重要的应用价值。
最后是生物医学领域。
多孔金属材料可以用于光热治疗、药物输送、组织修复等生物医学领域。
例如,多孔金属材料可以用于肿瘤治疗,通过受体介导的内吞作用将药物输送到特定的细胞区域,减少了药物在健康细胞中的副作用。
latp合成方法
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latp合成方法LATP(LAMINARALUMINUMTITANIUMPHOSPHATE)合成方法是一种新型的多孔金属氧化物材料合成方法,它能够在更短的时间内实现较高的质量水平,可以用于制备各种多孔金属氧化物材料,具有广泛的应用前景。
本文旨在介绍LATP合成方法的原理、典型特性及其应用。
LATP合成原理LATP合成方法是将溶解剂中的氢氧化物转移到另一种溶解剂,该过程称为沉淀反应,以形成稠状溶液。
然后将稠状溶液低温烧结,使溶解剂中的材料析出,形成多孔金属氧化物颗粒。
烧结过程中可以添加各种添加剂以调整多孔金属氧化物的性能。
典型特性使用LATP合成方法制备的多孔金属氧化物具有以下典型特性:(1)结构:多孔金属氧化物具有低结构紧凑性,可提供较高的抗冲击、抗压强度和表面粗糙度;(2)性能:多孔金属氧化物通常具有较高的比表面积和比容量,能有效地对化学品进行净化和吸附;(3)稳定性:使用LATP合成方法得到的多孔金属氧化物具有良好的稳定性,能在室温下保持稳定性,为长期应用提供了保障;(4)耐高温性:使用LATP合成方法得到的多孔金属氧化物能耐受更高的温度,有效地抵抗高温高压环境。
应用多孔金属氧化物具有良好的力学和化学性能,可广泛应用于各种行业。
使用LATP合成方法制备的多孔金属氧化物特别适用于:(1)石油工业:多孔金属氧化物可用于抽油机的过滤,能有效地净化油品;(2)冶金行业:多孔金属氧化物能在高温高压下有效地抵抗腐蚀,可作为冶炼厂中高温净化和过滤的材料;(3)水处理行业:多孔金属氧化物具有较高的比表面积和比容量,能有效地吸附水中的有机物和无机物,可用于水处理;(4)制药行业:多孔金属氧化物可用于制药中用于萃取、分离、吸附、过滤等,能提高药品的品质和安全性。
结论LATP(LAMINAR ALUMINUM TITANIUM PHOSPHATE)合成方法是一种新型的多孔金属氧化物材料合成方法,它能够在更短的时间内实现较高的质量水平,可以用于制备各种多孔金属氧化物材料,广泛应用于石油工业、冶金行业、水处理行业、制药行业等,具有广阔的应用前景。
多孔金属氧化物的制备方法简述

成 了介孔 组 装 的 Mg 的纳 米 颗 粒 。并 用 X D、 O R T M、 E 氮气吸附脱附等测试手段对产物进行表征 , 介
孔 Mg 纳 米 颗 粒 的 比 表 面 积 为 9 m g 孔 径 为 O 4 V、 6m、 容为 01c /。 n 孔 . m3 9 g 溶 胶 一凝 胶 法 反 应 过 程 易 控制 , 备 简单 , 本 设 成
质、 缺陷。 而孔穴主要包括孔径、 孔体积 、 比表面积、 孔
径 分布 、 形 等。 孔
低, 制备出的多孔材料具有纯度高、 均匀性好、 易于掺 杂等特点l。 ' 但溶胶 一 t O ] 凝胶过程时间长 , 多则几周 ; 凝
胶干 燥 时 , 易发 生收缩 , 使结 构破 坏【。 l l l
Hr a 等人【以锌粉和氧气为原料 , 3K 4 H 的 t 3 1 在 0 W,K z 氩离子气氛 中采用化学气相沉积法成功合成了多孔 的 Z O纳米棒状结构 , n 并对其气敏性进行了研究。 由
2n . m的材料为微孔分子筛 , 0 介于 2 ~ 0m之间的 . 5r 0 i 为介孔分子筛, 大于 5n 的为大孔分子筛。根据孔 0m
在空间的排列分布特征 , 介孔材料可分为无序和有序 两种 , 前者的孔径分布较宽 , 孔型形状复杂、 不规则 ,
且不相互连通 , 常常采用圆柱形 、 平板形及细颈形状
水热法, 又称热液法 , 是指在密闭的高压釜中, 用 水或有机溶剂作反应介质 , 在温度 >10o和压力 > 0 C 0 a .MP 的压热条件下 , 1 进行水热 晶体生长 、 水热合 成( 或水热反应 、 水热沉淀) 水热 晶化 、 、 水热分解 、 水 热氧化 、 水热处理的一种方法。 在水热法的基础上 , 将 水换成有机溶剂 , 利用在有机溶剂体系下设计新的合
纳米多孔双金属氧化物NiCo2O4的制备及其电化学性能
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第34 6期2018 6 月无机 化 学学报CHINESE JOURNAL OF INORGANIC CHEMISTRYVol.34 No.6 1103-1109纳米多孔双金属氧化物NiC 〇204的制备及其电化学性能周琦! 李志洋郑斌)兰州理工大学,省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室,兰州730050.摘要:采用快速凝固与脱合金化相结合的方法制备纳米多孔Ni 、Ni-C 〇合金,分别经腐蚀与退火获得纳米多孔NiO 、NiC 〇2〇4,采 用XRD 、SEM 、TEM 、N2吸附-脱附等对多孔NiO 、NiC 〇2〇4电极的物相、形貌结构、孔径分布进行表征,并通过循环伏安、恒电流充放电等方法测试多孔电极的电化学性能。
结果表明,得到的纳米多孔NiO 的“泥裂”式结构,在1AI1-1电流密度下比电容为375 F*g-1,当电流密度增加至20A*g-1时的比容保持率为67.5%,在4A*g-1电流密度下循环充放电1 000次,比容保持 率为81.7%;NiC 〇2O4形成典型的开放式纳米多孔双连续结构,其在1 A.g-1电流 比电容为674 F.g-1,当电流 至20A*g-1,比容保持率达72.0%;在4A*g-1电流密度下循环充放电1 000次,比容保持率达92.9%, 纳米多孔结构及其提供的 性,使得NiC 〇2O4表 的超电容性能。
关键词:快速凝固;脱合金化;双金属氧化物(电化学性能中图分类号:TG146.1; TQ138.1文献标识码:A文章编号:1001-4861(2018)06-1103-07D 0I :10.11862/CJIC.2018.146Preparation and Electrochemical Performance of Nanoporous Bimetallic Oxide NiCo 204ZH O U Q i!L I Zhi-Y angZ H E N G B in(State Key Laboratory of A dvanced Processing and Recycling of N onferrous Metals,Lanzhou University of Technology, Lanzhou 730050, China)Abstract : Nanoporous N i and Ni-C o alloys were prepared by a method o f rapid quenching and de-alloying, andthe samples were corroded and annealed to synthesize the nanoporous N iO and N iC 〇2O 4m aterial respectively. The com position, morphology and m icrostructure o ' N iO and N iC o 2O 4 were analyzed by X R D , SEM, TE M and N2adsorption-desorption. The electrochem ical performance was investigated by cyclic voltam m etry and galvanostatic charge-discharge. The results show that the porous N iO has a uniform“m ud cra ck” structure. The specificcapacitance o f nanoporous N iO is 375 F 'g -1 at current density o f 1 A 'g -1and its retention ratio remains at 67.5% when the current density increases to 20 A -g -1. A fte r galvanostatic charge-discharge 1 000 cycles at 4 A -g -1, the retention ratio o f specific capacitance is 81.7%. The porous NiC o 2O 4has a lam ellar structure. The specific capacitance o f nanoporous N iC o 2O 4 is 674 F -g -1at current density o f 1 A 'g-1 and its retention ratio remains at72.0% when the current density increases to 20 A —g -1. A fte r galvanostatic charge-discharge 1 000 cycles at 4 A^ g -1, the retention ratio o f specific capacitance is 92.9%. N iC o 2O 4shows superior supercapacitive performance because o f the m echanical sta b ility o f the bicontinuous nanoporous structure.Keywords : rapid quenching; de-alloying; metallic oxide; electrochemical performance收稿日期:2018-01-21"收修改稿日期:2018-03-26。
多孔金属材料的制备及应用研究进展

多孔金属材料的制备及应用研究进展一、本文概述多孔金属材料作为一种具有独特物理和化学性能的新型材料,近年来在科研领域和工业应用中均受到了广泛的关注。
本文旨在综述多孔金属材料的制备方法以及其在各个领域的应用研究进展。
多孔金属材料因其高比表面积、良好的透气性、优良的导热导电性能以及可调节的孔径和孔结构等特点,使得它们在催化剂载体、能源存储与转换、分离与过滤、生物医学以及声学等多个领域具有广泛的应用前景。
本文将从多孔金属材料的制备技术、性能表征以及应用实例等方面进行深入探讨,以期对多孔金属材料的研究与应用提供有益的参考。
二、多孔金属材料的制备方法多孔金属材料的制备方法多种多样,这些方法的选择主要取决于所需的孔结构、孔径大小、孔形貌、孔分布以及金属材料的类型。
下面我们将详细介绍几种主流的多孔金属材料制备方法。
粉末冶金法:这是一种传统的多孔金属材料制备方法。
它首先通过压制或烧结金属粉末形成多孔结构,然后经过高温烧结,使粉末颗粒间的连接更加紧密,形成具有一定强度和刚度的多孔金属材料。
粉末冶金法可以制备出孔径分布均匀、孔结构稳定的多孔金属材料,但制备过程需要高温,且制备周期较长。
模板法:模板法是一种可以精确控制多孔金属材料孔结构的方法。
它通过使用具有特定孔结构的模板(如聚合物泡沫、天然生物模板等),将金属前驱体填充到模板的孔洞中,然后通过化学反应或热处理将金属前驱体转化为金属材料,最后去除模板,得到具有模板孔结构的多孔金属材料。
模板法可以制备出具有复杂孔结构、高比表面积的多孔金属材料,但制备过程需要复杂的模板设计和制备,且模板的去除过程可能会对孔结构产生影响。
熔体发泡法:熔体发泡法是一种通过在金属熔体中引入气体来制备多孔金属材料的方法。
它首先将金属加热至熔化状态,然后通过物理或化学方法向熔体中引入气体,使气体在熔体中形成气泡。
随着气泡的长大和上浮,金属熔体在气泡周围凝固,形成多孔结构。
熔体发泡法可以制备出孔径较大、孔结构开放的多孔金属材料,且制备过程相对简单,但制备出的多孔金属材料孔径分布较宽,孔结构稳定性较差。
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多孔金属氧化物的制备方法简述摘要:多孔晶体由于其结构的多样性,使得它在气体分离、多孔电极、储存介质等方面有着广泛的应用。
吸引了越来越多的科学工作者从事这方面的研究与开发,其中多孔金属氧化物的制备得到了广泛的重视并取得了一定的成果。
本文在简要介绍多孔材料的基本概念的基础上综述了近年来一些制备多孔金属氧化物的方法。
关键词:多孔材料;制备方法;金属氧化物/ 、八1 前言由于多孔材料具有密度小、空隙率高、比表面积大和对气体有选择透过性等特性,因而它们成为当前材料科学中发展较为迅速的一种材料。
多孔材料在半个世纪以来的发展一直围绕在其三大传统领域的需要:吸附材料、催化材料、离子交换材料。
随着材料科学领域上的交叉渗透的日益深入,使得多孔材料在微电子、分子器件等先进材料里具有巨大潜力[1] 。
越来越多的科学工作者对多孔材料的表征方法和制备方法进行了系统深入的研究,金属氧化物介孔物质的研究呈现出蓬勃发展的景象,也取得了一定的成果。
本文在简要介绍多孔材料的基本概念的基础上综述了近年来国内外一些制备多孔金属氧化物的方法。
2 多孔材料的基本概念2.1 多孔材料的分类及结构特点无机多孔材料可以是晶体的或无定形的,被广泛地应用于吸附剂、多相催化、载体和离子交换剂等领域,其空旷结构和巨大的表面积加强了它们的催化和吸附的能力。
根据IUPAC的定义自由孔道小于2.0nm的材料为微孔分子筛,介于2.0〜50nm之间的为介孔分子筛,大于50nm的为大孔分子筛。
根据孔在空间的排列分布特征,介孔材料可分为无序和有序两种,前者的孔径分布较宽,孔型形状复杂、不规则,且不相互连通,常常采用圆柱形、平板形及细颈形状或墨水瓶状,细颈处相当于孔间通道。
按孔形可将孔分为通孔、闭孔。
2.2 多孔材料的应用多孔材料的研究己经取得了一定的进展,实现了孔径可调、比表面积可控、表面化学性质可调、具有高热稳定性、高效催化活性、高耐腐蚀性和高耐磨性。
孔径的可扩性拓宽了多孔材料的应用范围,可用于气体分离、非混合性流体的分离、化学过程的催化膜、高速电子系统的衬底材料、光学通讯材料的光驱体、高效隔垫材料、燃料电池的多孔电极、电池的分离介质和电极、燃料包括天然气和氢气的储存介质、选择吸收剂、可重复使用的特殊型过滤装置等多孔材料的表征[2- 4] 。
2.3 多孔材料的表征特点近五十年来,多孔材料的分析方法有了飞速发展。
其分析方法可大致分为三大类:(1)衍射、(2)光谱、(3)显微技术。
由于计算机技术的飞速发展,这些分析手段大都可以应用计算机进行模拟计算,使得分析质量和速度大大地提高了。
对于多孔材料性质表征主要包括骨架部分和孔穴部分。
其中骨架部分包含材料的结构、化学组成、杂质、缺陷。
而孔穴主要包括孔径、孔体积、比表面积、孔径分布、孔形等。
3 多孔氧化物的制备方法3.1 水热及溶剂热法水热法,又称热液法,是指在密闭的高压釜中,用水或有机溶剂作反应介质,在温度> 100 C和压力>0.1 MPa的压热条件下,进行水热晶体生长、水热合成(或水热反应、水热沉淀)、水热晶化、水热分解、水热氧化、水热处理的一种方法。
在水热法的基础上,将水换成有机溶剂,利用在有机溶剂体系下设计新的合成反应来制备材料的方法称为溶剂热技术[5] 。
Hongmin Chen等人⑹ 以尿素、氨基乙酸、FeCI3 • 6H2O为原料,水热合成了多孔a - Fe2O3纳米球。
并对水热条件(温度、时间)多孔a - Fe2O3纳米球进行了详细的探讨。
发现水热温度为160C 时间、10h时合成的纳米球为10nm孔径为4nm左右。
由于其特殊的形貌结构使得产物对乙醇具有良好的敏感性。
JinsooParka等人⑹ 以Co (NO3)2・ 6H2O为钻源,以十二烷基磺酸钠为表面活性辅助剂在180C的条件下采用溶剂热反应4h 成功合成了直径为200nm~300nm大小均匀的Co3O4纳米空心球,并对产物的气敏性进行了探究。
发现由于其特殊的结构使得其对甲苯和丙酮蒸汽有着较好的敏感性,在传感器上有着广泛的应用。
水热及溶剂热法为各种前驱物的反应提供了一个在常温条件下无法得到的、特殊的物理化学环境[7] 。
3.2 溶胶- 凝胶法溶胶-凝胶法(Sol- gel)是最近几年发展起来的用于制备多孔材料的一项新技术。
其基本原理是将无机盐或金属醇盐水解,然后使溶质聚合凝胶化,或者在金属无机盐的水溶液中加入一定量的有机酸作配体,以无机酸碱调节体系的pH 值,让其缓慢蒸发得到凝胶,再将凝胶干燥、焙烧,最终得到纳米粉体[8] 。
Piya Ouraipryvan 等人[9] 以乙酰丙酮和甲氧丙醇镁为原料在十二烷胺的环境下采用溶胶-凝胶法成功合成了介孔组装的MgO的纳米颗粒。
并用XRD TEM 氮气吸附脱附等测试手段对产物进行表征,介孔MgO纳米颗粒的比表面积为94m2/g、孔径为6nm 孔容为0.19cm3/g。
溶胶- 凝胶法反应过程易控制, 设备简单, 成本低,制备出的多孔材料具有纯度高、均匀性好、易于掺杂等特点[10] 。
但溶胶- 凝胶过程时间长,多则几周;凝胶干燥时,易发生收缩,使结构破坏[11] 。
3.3 化学气相沉积法(CVD)化学气相反应法制备纳米微粒是利用挥发性的金属化合物的蒸气,通过化学反应生成所需要的化合物,在保护气体环境下快速冷凝,从而制备各类物质的纳米微粒,该方法也叫化学气相沉积法[12] 。
NingHan 等人[13] 以锌粉和氧气为原料,在30KW,4KHz 的氩离子气氛中采用化学气相沉积法成功合成了多孔的ZnO 纳米棒状结构,并对其气敏性进行了研究。
由于其特殊的形貌和结构,其气敏性较好。
该法采用的原料通常是容易制备、化物的纳米粉体. 其优点是原料容易精制提纯,生成物不需要粉碎、纯化,所得颗粒纯度高,分散性好,粒径分布窄,可以合成高熔点无机化合物超微粉末[14] 。
3.4 模板法模板法是合成多孔材料的一种重要方法。
选择有机模板来控制多孔物质的孔径尺寸是合成多孔物质的一个重要课题。
模板法可分为胶晶模板、表面活性剂模板、有机小分子模板、细菌模板等。
牛海霞等人[15] 利用生物小分子甘氨酸作为模板试剂和硝酸铜溶液为铜源,通过热分解路线合成出由纳米粒子自组装而成的大孔CuO该产物孔的尺寸在50nm到几个微米之间变化。
参与自组装的纳米粒子直径大约是60nm该产物以760nm 为中心显示出一个吸收带。
该方法简单、低能耗、重复性好,因此适合大规模生产。
此外,通过相似的步骤可以合成出多孔的MgO[16]。
余勇等人[17] 以硅钨酸为钨源,介孔二氧化硅(KIT- 6 )为模板,使氧化钨在其介孔中高温结晶后用HF除去模板,成功制备了介孔氧化钨。
由于此类方法在除去模板时条件较温和,而且模板除去彻底,使得合成的介孔氧化钨具有较大比表面积和双孔径。
模板法制备出来的多孔材料具有孔径均一、分布整齐的优点[18] ,但模板剂成本较为昂贵[19] 。
3.5 化学沉淀法化学沉淀法化学沉淀法是利用某一化学反应,使溶液中的构晶离子由溶液中缓慢、均匀的释放出来的方法。
加入溶液中的沉淀剂不立刻与被沉淀组分发生反应,而是沉淀剂通过化学反应在整个液相中均匀的释放,并使沉淀在整个溶液中缓慢、均匀的析出[26] 。
是当前常用的生产纳米级固体粉末的方法,而对于生产多孔材料来说,它则是一个新方法。
戴亚堂[27] 以硫酸氧钛、氢氧化钠为主要原料,水为反应介质加入有机模板剂,通过无机离子在溶液中与有机分子之间的协同作用,制备出了高比表面积、热稳定性高的锐钛型介孔二氧化钛粉体。
化学沉淀法的特点之一是构晶离子的过饱和度在整个溶液中是比较均匀的。
该法得到的产品颗粒均匀、致密,便于过滤洗涤。
4 结语由于多孔金属氧化物具有密度小、空隙率高、比表面积大和对气体有选择透过性等特殊性质,使得世界上许多国家对多孔材料研究加大了人力和物力的投入,使得多孔材料得到了迅猛的发展。
多孔金属氧化物的这些优良性能很大程度取决于其制备方法,因此对多孔金属氧化物的制备方法的研究必将是材料研究者们今后研究的重点。
不同制备方法各有利弊,不断的优化传统的制备途径和探索出新型的方法来制备出大孔径、功能化、多维交叉、多孔道多孔金属氧化物材料必将是这一领域的发展趋势。
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