模板合成法
模板合成法
模板合成法
模板合成法是指根据给定的输入和模板，将模板中的变量替换为输入中对应的值，从而生成最终的输出结果。
该方法常用于生成自然语言中的文本，如邮件、新闻报道、推文等。
模板合成法的基本步骤包括：
1. 定义模板：确定需要生成的文本的格式和结构，并在其中使用占位符（即变量）表示将来替换的部分。
2. 准备输入数据：获取输入数据，该数据包含了要插入到模板中的具体信息。
3. 变量替换：根据输入数据，将模板中的占位符替换为实际的值。
4. 生成输出结果：将替换完成的模板输出为最终的文本结果。
模板合成法的优势在于可以灵活地根据输入生成不同的文本，同时可以保持一致的文本格式和结构。
它可以应用于各种应用场景，如自动化邮件回复、文本生成任务等。
模板法合成介孔材料
Group NO.3 Reporter： 朱 敏
Other members：王楠 王有亮 周艳玲 夏荣森
主要内容
1 2 3
介孔材料简介 模板法介绍 模板法合成机理
3.1 3.2 3.3
液晶模板机理 协同作用机理
广义液晶模板机理
3.4 氢键π-π堆积协同作用机理
介孔材料介绍
1992年Mobil公司使用表面活性剂带正电荷的季铵盐作为模板剂，首次 合成了有序介孔材料 M41S系列
硅源
然后再向其中逐滴加入无机源，通过 溶胶凝胶工艺或水热处理后，进行过 滤、洗涤等处理；
最后经过煅烧或萃取去除有机物， 得到孔径分布窄且有序的介孔材 料。
模板剂
自组装
溶剂
Temperature℃
CTAB Concentration（ Wt% ）
C. J. Brinker, Y. Lu, A. Sellinger,H. Fan, Adv. Mater., 1999,11, 579
远低于形成液晶相所需浓度，没有硅酸盐存在时只有 胶团而无液晶相；
2 合成温度：﹥70℃
胶束不能稳定存在；
3 PH=12-14
在没有表面活性剂存在时，硅酸盐自己不会发生缩聚 生成固相。
--- Monnier A et al,Science 261,1993
协同作用机理（cooperative formation mechanism）
Thank you & Happy New Year!
-----Frank Hoffmann et al. Angew. Chem. Int. Ed. 45, 3216, 2006
高浓度合成有序介孔材料
eu-mof材料的制备方法 -回复
eu-mof材料的制备方法-回复Eumof材料是一种具有特殊结构和功能的多孔有机材料。
它的制备方法包括两个关键步骤：模板合成和热煅烧。
本文将详细介绍eumof材料的制备方法，一步一步回答。
第一步：模板合成模板是eumof材料制备过程中的关键组成部分。
模板通常是一种具有特定形状和尺寸的物体，它作为eumof材料的“模子”，决定了最终材料的孔隙结构和形貌。
下面是eumof材料常用的模板合成方法：1. 常规方法：通过溶液合成或固相反应合成得到适当尺寸和形状的晶体粒子。
例如，可以使用硅胶或硅藻土颗粒作为模板。
2. 抛光法：使用悬浮液中的磨料，通过抛光材料表面去除外部杂质，获得具有所需形貌和孔隙结构的模板。
3. 模板转移法：将已有的模板物质转移到想要合成eumof材料的材料表面。
例如，可以将金属-有机骨架材料（MOF）的结晶体转移到特定形状的纳米材料上。
第二步：热煅烧热煅烧是eumof材料制备的关键步骤，通过高温煅烧可以去除模板物质并形成多孔结构。
下面是eumof材料常用的热煅烧方法：1. 空气氧化法：将模板放置在加热炉中，在氧气气氛下进行煅烧。
高温下，模板会氧化并挥发，留下孔隙洞。
2. 真空煅烧法：将模板放置在真空炉中，在高温下煅烧。
通过真空环境，模板物质可以在高温下直接蒸发或挥发，从而形成孔隙结构。
3. 气相热解法：通过将模板与气体反应，使其在高温下发生热解。
例如，通过与氮气或氢气反应，可以让模板蒸发并形成多孔结构。
以上就是eumof材料的制备方法的一般步骤。
当然，具体制备过程还会根据所用材料的不同而有所调整。
在实际制备过程中，还需要根据具体要求进行材料的后续处理，包括表面处理、孔隙形貌调控等。
总结：eumof材料的制备方法主要包括模板合成和热煅烧两个关键步骤。
通过选择合适的模板材料和煅烧条件，可以控制eumof材料的孔隙结构和形貌。
这种制备方法可以为eumof材料的应用提供基础，同时也为其他类似多孔有机材料的制备提供了参考。
模板法和微乳液法
第一阶段是晶核形成阶段 第二阶段是晶核生长阶段 模板法：干预反应体系的动力学过程，决定颗粒
结构、尺寸及其分布
1
二、 模板合成法原理： 利用基质材料结构中的空隙或外表面作为模板进行 合成。 优点：调控尺寸、形状、分散性、周期性
2
三、软模板合成法原理
铵引发苯胺聚合制备十二烷基苯磺酸掺杂的聚苯 胺亚微米管
9
塌陷(A)和未塌陷(B)的聚苯胺亚微米管的SEM照片。
10
二）阳离子表面活性剂 以十六烷基三甲基溴化铵为结构指导剂、盐酸 作掺杂剂、过硫酸铵作氧化剂制备网状聚苯胺 纳米纤维。
11
3.4 软模板法特点：
(1) 模拟生物矿化； 生物矿化：生物体内形成矿物的过程。生物体 产生的有机物对无机物的形成具有模板作用
表面活性剂是这样一种物质，它活跃于表面和界面上，具有 极高的降低表、界面张力的能力和效率。
两个特性：
1. 在各种界面上的定向吸附； 2. 溶液内部形成胶束，从而具有一系列应用功能。
表面活性剂分子的结构特点
表面活性剂分子有两种不同性质的基团所组成，一种 是非极性的亲油基团，另一种是极性的亲水基团。
两个特性： 1. 在各种界面上的定向吸附； 2. 溶液内部形成胶束，从而具有一系列应用功能。
B) TEM image of silica nanotubes prepared by selectively dissolving the silver cores of Ag/SiO2 nanocables in an ammonia solution with~pH 11.
25
五、模板法制备纳米材料的比较 共性：能提供一个有限大小的反应空间 区别：硬模板提供的是静态的孔道,物质只能从开口
构建碳基化合物的模板合成方法
构建碳基化合物的模板合成方法碳基化合物是一类重要的有机化合物，其构建方法对于有机合成领域具有重要意义。
在有机合成中，模板合成方法是一种常用且有效的方法，能够帮助合成化学家们在复杂的有机合成过程中快速构建碳基化合物的骨架结构。
本文将介绍一些常见的碳基化合物模板合成方法，并探讨其优势和应用。
一、模板合成方法的基本原理模板合成方法是一种利用模板分子的特定结构来引导有机合成反应的方法。
在反应过程中，模板分子与反应物发生特定的相互作用，使得反应物选择性地结合在模板分子上，从而形成目标产物。
模板合成方法的关键在于选择合适的模板分子，使其能够与反应物发生特定的相互作用，并通过适当的条件促使反应发生。
二、模板合成方法的应用1. 模板合成方法在天然产物合成中的应用天然产物合成是有机化学领域的一个重要研究方向。
许多天然产物具有复杂的结构和生物活性，合成起来非常具有挑战性。
模板合成方法可以帮助合成化学家们在天然产物合成中快速构建复杂的碳基骨架。
通过选择适当的模板分子，可以引导反应物的选择性结合，从而实现目标产物的合成。
2. 模板合成方法在药物合成中的应用药物合成是另一个重要的有机合成领域。
许多药物分子具有特定的结构和生物活性，其合成过程要求高效、高选择性和高产率。
模板合成方法可以帮助合成化学家们在药物合成中快速构建目标分子的骨架结构。
通过选择适当的模板分子，可以引导反应物的选择性结合，从而实现药物分子的合成。
三、常见的模板合成方法1. 模板合成方法之分子内模板法分子内模板法是一种常见的模板合成方法，其基本原理是通过在反应物中引入一个模板基团，使得反应物在反应过程中选择性地与该模板基团发生特定的相互作用。
通过适当的反应条件，可以实现目标产物的合成。
2. 模板合成方法之分子间模板法分子间模板法是另一种常见的模板合成方法，其基本原理是通过引入一个模板分子，使其与反应物发生特定的相互作用。
通过适当的反应条件，可以实现反应物在模板分子上的选择性结合，并形成目标产物。
模板法合成纳米结构材料
模板法合成纳米结构材料纳米结构材料是指在纳米尺度上（1-100纳米）呈现出有序或无序结构的材料。
这些材料具有许多独特的物理和化学性质，如高比表面积、高导电性、高强度等，使其在许多领域具有广泛的应用前景。
本文将探讨纳米结构材料的合成方法及其应用。
纳米结构材料的特点纳米结构材料具有许多特点，如高比表面积、高导电性、高强度等。
这些特点使得纳米结构材料在力学、电磁学、光学、热学等方面具有优异的性能，为材料科学领域带来了革命性的变化。
纳米结构材料的合成方法纳米结构材料的合成方法有很多种，其中常用的方法包括物理法、化学法和生物法。
物理法主要包括蒸发冷凝法、激光脉冲法、电子束蒸发法等。
这些方法通常需要使用昂贵的设备，并且反应条件难以控制，但可以合成出高纯度的纳米结构材料。
化学法是最常用的合成方法之一，主要包括溶液法、气相法、沉淀法等。
这些方法的优点是反应条件易于控制，能够大规模生产，但需要使用大量的有机溶剂和化学试剂，对环境造成一定的污染。
生物法是利用微生物或植物提取物等生物资源来合成纳米结构材料的方法。
生物法具有环保、可持续等优点，但合成过程和机理仍需进一步研究。
纳米结构材料的应用纳米结构材料因其独特的性质和广泛的应用前景，已广泛应用于电子、医药、环保、催化等领域。
电子领域纳米结构材料在电子领域具有广泛的应用，如制造更小、更快、更强大的电子设备。
例如，纳米结构材料可以用于制造更先进的集成电路和晶体管，提高计算机的性能。
医药领域纳米结构材料在医药领域也具有广泛的应用，如药物输送、肿瘤治疗等。
通过将药物包裹在纳米颗粒中，可以实现对药物的精准输送，提高药物的治疗效果和降低副作用。
环保领域纳米结构材料在环保领域也有着广泛的应用，如空气净化、水处理等。
通过使用纳米结构材料制成的滤膜或催化剂，可以有效地去除空气或水中的有害物质，保护环境。
催化领域纳米结构材料在催化领域也具有广泛的应用，如催化剂载体、汽车尾气处理等。
通过优化纳米结构材料的性质，可以提高催化剂的活性和选择性，实现高效的催化反应。
模板合成法(仿生合成)
C ＝ CMC 溶液表面定 向排列已经 饱和，表面 张力达到最 小值。
C > CMC 溶液中的分子 的憎水基相互 吸引，分子自 发聚集，形成 球状、层状胶 束，将憎水基 24 埋在胶束内部
6.4 胶束自发形成的原因 能量因素： C < CMC
除去模板后可以得到纳米材料。
分子筛，多孔氧化铝膜，聚合物纤维，纳米碳管
47
4.1 硬模板法特点：
1) 较高的稳定性,强的限域作用; 2) 后处理过程复杂； 3) 反应物与模板的相容性影响纳米结构的形貌
4) 硬模板结构比较单一， 形貌变化较少
48
硬模板：多孔氧化铝膜(AAO)
结构特点：
孔洞为六边形或圆形且垂直于膜面；
饱和 吸附
疏水基团逃离
水相的两种方式
形成单分子表面吸附层
C ≥ CMC
形成胶束
25
五、胶束的结构
反离子固定层
疏水内核
反离子扩散层
离子型胶束示意图
26
六、胶束的形状
胶束可呈现棒状、层状或球状等多种形状
球形胶束
棒状胶束
27
28
6.1 影响胶束形态的因素
1）具有单链憎水基和较大极性基的分子或离子 容易形成球状胶束； 2）具有单链憎水基和较小极性基的分子或离子 容易形成棒状胶束。 3）对于离子型活性剂，加入反离子将促使棒状胶 束形成； 4）具有较小极性基的分子或离子容易形成层状 胶束。
（3）温度升高使非离子活性剂的聚集数明显升高
对离子型活性剂的聚集数影响不大
34
八、增溶作用 当溶液中表面活性剂的浓度达到或超过CMC时， 原来不溶于水或微溶于水的物质（有机物）的溶解 度显著增加
模板法合成核壳功能材料
收稿:2006年3月,收修改稿:2006年5月 3吉林省科技发展计划项目(N o.20173008)资助33通讯联系人 e 2mail :chuying @模板法合成核壳功能材料3张艳萍 褚 莹33(东北师范大学化学学院 长春130024)摘 要 模板法制备核壳功能材料是材料科学研究领域的一大热点,引起了广泛的关注。
本文结合本课题组在有机2无机核壳复合纳米粒子(空心球)领域的研究,较系统地评述了目前国内外利用模板法制备核壳粒子的研究进展,并概述了核壳纳米粒子(空心球)的发展前景和应用领域。
关键词 核壳材料 模板 空心球 纳米粒子中图分类号:O641;T B383 文献标识码:A 文章编号:10052281X (2007)0120035207The F abrication of Core 2Shell Functional Materials with Templates MethodZhang Yanping Chu Ying33(Faculty of Chemistry ,Northeast Normal University ,Changchun 130024,China )Abstract Fabrication of core 2shell functional materials is a hot research topic in materials science and attracts much attention in recent years.Based on our research w ork in organic 2inorganic core 2shell com plex nanoparticles (hollow spheres ),the development of fabrication of core 2shell particles with tem plate methods is reviewed.The development foreground and the application area of core 2shell nanoparticles are discussed.K ey w ords core 2shell materials ;tem plates ;hollow spheres ;nanoparticles1 引言核壳(core 2shell )材料一般由中心的核和包覆在外部的壳组成[1]。
模板法
多孔硅 金属模板天然高法
多孔阳极氧化铝膜（AAO）带有高度有序的纳 米级阵列孔道，作为模板来制备纳米材料和纳米
阵列复合结构。
氧化铝模板结构示意图
阳极氧化铝模板合成一维纳米结构示意图
硬模板多孔硅及二氧化硅模板法
多孔硅的表面高密度分布的纳米孔使其具有很 大的比表面积，从而容易进行物理吸附，并表
戊四醇等，结合使用微乳法、胶束法、液-液界面法 等制备技术，使得表面活性物质在纳米材料合成领域 得到广泛应用。
软模板其他模板法
有机大分子模板 LB膜
囊泡
层状液晶
……
在纳米材料领域，模板合成是一种简便有效的方 法，可以合成各种纳米材料。
但存在以下几个问题：（1）有些生物材料是仿
模板法及其在纳米材料制备中的应用
模板法基本原理和优点
模板法基于模板的空间限域作用实现对合成纳米材 料的大小、形貌、结构等的控制。相比于其他方法有如 下显著的优点： 模板法合成纳米材料具有相当的灵活性 实验装置简单，操作条件温和 能够精确控制纳米材料的尺寸、形貌和结构
能够防止纳米材料团聚现象的发生
景的一种模板。常用的有DNA、蛋白质、矿物骨架、
植物体及微生物等。
软模板表面活性剂模板法
利用表面活性剂分子胶束模
板制备六方相中孔分子筛。
软模板表面活性剂模板法
在纳米材料合成中常用的表面活性剂有 SDBS(十二烷基苯磺酸钠)、SDS(十二烷基硫酸钠)、
CTBA(十六烷基三甲基溴化铵)、聚氧乙烯醚类、季
现出很大的表面还原性。
二氧化硅介孔材料具备规整可调的孔道结构和 较大的比表面积，孔内可渗透目标材料形成预 期的各类纳米阵列。
硬模板其他硬模板法
配合物合成
配合物合成是指通过化学反应将中心原子（通常是金属离子）与配体结合形成配合物的过程。
配合物是由中心原子和周围的配体组成的复合物，其中配体通过配位键与中心原子结合。
以下是一些常见的配合物合成方法：
1.直接合成法：将中心原子的盐溶液与配体的溶液混合，在适当的
条件下反应，使中心原子与配体结合形成配合物。
这种方法简单直接，但需要选择合适的反应条件和配比。
2.取代反应：通过取代配体上的原子或基团来合成新的配合物。
例
如，可以用一个新的配体取代已存在配合物中的一个配体，形成新的配合物。
3.氧化还原反应：利用氧化还原反应改变中心原子的氧化态，从而
形成不同的配合物。
这种方法常用于合成具有不同电子构型的配合物。
4.模板法：在存在模板分子的情况下，通过与模板分子的相互作用，
使中心原子与配体结合形成特定结构的配合物。
模板法可以控制配合物的结构和立体构型。
5.水热/溶剂热合成：在高温高压的水或有机溶剂中进行反应，这种
方法可以提供特殊的反应环境，促进配合物的形成。
配合物的合成需要选择合适的反应条件、配体和中心原子，并且需要对反应进行监控和表征，以确保合成的配合物具有预期的结构和性质。
不同类型的配合物可能需要不同的合成方法，因此具体的合成过程会根据目标配合物的特点而有所不同。
高分子材料合成方法与应用
高分子材料合成方法与应用高分子材料是一类由大分子化合物组成的材料，具有广泛的应用领域。
高分子材料的合成方法和应用十分繁多，本文将介绍几种常见的高分子材料合成方法及其应用。
一、高分子材料合成方法1. 聚合反应合成法聚合反应是最常见的高分子材料合成方法之一。
它是指通过化学反应使单体分子间的共价键形成并排列成高分子链的过程。
聚合反应广泛应用于合成各种高分子材料，例如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。
聚合反应可以分为自由基聚合、阳离子聚合、阴离子聚合、羰基聚合等不同类型。
2. 缩聚反应合成法缩聚反应是指通过两个或多个小分子的反应，生成较大分子的过程。
在这个过程中，小分子通过形成共价键结合在一起，生成高分子。
常见的缩聚反应包括酯化反应、酰胺化反应、胺化反应等。
高分子材料中的聚酯、聚酰胺、聚胺等都是通过缩聚反应合成的。
3. 模板法合成模板法合成是一种通过模板分子的引导合成高分子材料的方法。
在这种方法中，模板分子可以是聚合物、金属离子等，通过与单体或前驱体反应，形成高分子链或网络结构。
模板法合成的高分子材料具有良好的结构可控性和特殊功能。
常见的模板法合成包括溶胶凝胶法、自组装法、纳米印迹法等。
二、高分子材料应用领域1. 塑料材料塑料是一种常见的高分子材料，广泛应用于日常生活和工业生产中。
塑料的合成方法多种多样，广泛应用的塑料有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等。
塑料具有良好的韧性、耐化学腐蚀性和可塑性，被广泛用于包装材料、建筑材料、电子产品外壳等领域。
2. 高分子纤维材料高分子纤维材料是一种具有高强度、高模量和轻质的材料，具有良好的柔韧性和抗拉伸性能。
常见的高分子纤维材料有聚酰胺纤维、聚酯纤维、聚酰胺纳米纤维等。
高分子纤维材料广泛应用于纺织品、复合材料、防弹材料等领域。
3. 聚合物薄膜材料聚合物薄膜材料具有良好的透明度、柔软性和耐磨性，广泛应用于包装材料、电子显示器材料、光学薄膜等领域。
常见的聚合物薄膜材料有聚丙烯薄膜、聚酯薄膜、聚碳酸酯薄膜等。
纳米结构材料的模板合成技术
纳米结构材料的模板合成技术纳米结构材料是指具有纳米级别尺寸效应的材料，其具有特殊的电子、光学、力学和热学性能，广泛应用于太阳能电池、传感器、电子器件、催化剂等领域。
目前，制备纳米结构材料的方法已经非常多样化，其中一种重要的方法就是模板合成技术，该技术通过选用具有特定形状、尺寸和表面性质的模板，控制反应物在模板内部或表面的反应过程，从而获得不同形式的纳米结构材料。
以下是模板合成技术的详细介绍。
一、模板合成技术的分类模板合成技术可以分为硬模板法、软模板法和自组装模板法三种。
1. 硬模板法硬模板法是利用具有亚微米结构的硬质模板，在模板孔道内化学反应形成纳米材料。
该方法可以制备具有规则形态的纳米结构，但需要精密的模板制备技术和繁琐的模板移除步骤。
软模板法是在有机相中制成高分子聚合物微球，然后将反应物加入其中，在模板孔道内反应制备纳米材料。
该方法具有较大的柔性，可以获得具有多孔、孔径可调的纳米结构材料。
自组装模板法是利用特定的分子或离子在水或有机溶液中自组装形成纳米结构，在其表面或内部形成纳米粒子。
该方法具有简单、易于操作和低成本等优点。
模板合成技术已经被广泛应用于不同领域，如催化剂、传感器、电池材料等，以下是其中几个应用领域的案例。
1. 催化剂通过模板合成技术可以制备出具有规则纳米孔道的催化剂，拥有更好的选择性和活性，例如利用介孔二氧化硅作为模板，可以制备具有规则孔道的催化剂。
2. 传感器传感器是通过检测物质的特定功能特征实现检测作用的，通过模板合成技术可以制备高灵敏度和选择性的传感器。
例如利用聚合物微球作为模板，制备出具有特定结构的纳米材料，作为传感器的灵敏材料，可以提高传感器的检测能力。
3. 电池材料模板合成技术也可以用于生产高性能的电池材料，例如通过模板合成技术可以制备出具有三维多孔网络结构的电池正负极，可以改善电极材料对离子输运的性能，从而提高电池的功率密度和循环寿命。
三、模板合成技术的局限性和未来发展方向尽管模板合成技术已经取得了很大的成功，但该技术仍然存在一些挑战和局限性。
模板法
a
4
硬模Байду номын сангаас阳极氧化铝模板法
多孔阳极氧化铝膜（AAO）带有高度有序的纳 米级阵列孔道，作为模板来制备纳米材料和纳米 阵列复合结构。
氧化铝模板结构示意图
阳极氧化铝模板合成一维纳米结构示意图
a
5
硬模板多孔硅及二氧化硅模板法
多孔硅的表面高密度分布的纳米孔使其具有很 大的比表面积，从而容易进行物理吸附，并表 现出很大的表面还原性。
模板法研究趋势：
➢开发性能优良、适合批量生产的新型模板 ➢解决如何除去模板且保证去除工艺不对所合
成的纳米材料的形貌和性质产生不良影响的 难题
a
15
谢谢！
a
16
模板法及其在纳米材料制备中的应用
a
1
模板法基本原理和优点
模板法基于模板的空间限域作用实现对合成纳米材 料的大小、形貌、结构等的控制。相比于其他方法有如 下显著的优点： 模板法合成纳米材料具有相当的灵活性 实验装置简单，操作条件温和 能够精确控制纳米材料的尺寸、形貌和结构 能够防止纳米材料团聚现象的发生
a
8
软模板生物分子模板法
一些具有特殊结构的生物大分子、细胞组织和 某些活细胞，它们自身纳米级结构单元的优越性 和易获得性，使其成为纳米材料合成中极具前景 的一种模板。常用的有DNA、蛋白质、矿物骨架、 植物体及微生物等。
a
9
软模板表面活性剂模板法
利用表面活性剂分子胶束模 板制备六方相中孔分子筛。
二氧化硅介孔材料具备规整可调的孔道结构和 较大的比表面积，孔内可渗透目标材料形成预 期的各类纳米阵列。
a
模板法制备纳米材料
以液晶为模板制备纳米材料是近年来发展起来的新方
法，具有以下几方面的 优 势［２８］：（１）液 晶 界 面 为 刚 性 界 面，层 与层之间为纳米 级 空 间 可 控 制 生 成 粒 子 的 粒 径；（２）液 晶 相 较大的黏度有利 于 合 成 单 分 散 性 的 粒 子；（３）液 晶 相 随 表 面 活性剂浓度易调 节 为 不 同 的 形 状；（４）液 晶 模 板 在 合 成 过 程 中相 当 稳 定，在 一 定 温 度 下 灼 烧 即 可 除 去。Ｌｕｙａｎ Ｗａｎｇ 等 使 ［２９］ 用六角或 者 片 状 Ｐ１２３（ＥＯ２０ＰＯ７０ＥＯ２０）液 晶 相 为 模 板 合成了 单 晶 Ａｕ 纳 米 盘。Ｓｅｊｉｎ Ｐａｒｋ 等 利 ［３０］ 用 ＴＸ－１００ 的 六 角溶 致 液 晶 为 模 板 合 成 了 三 维 纳 米 孔 Ｐｔ薄 膜。Ｙａｎ Ｚｈｕ 等 使 ［３１］ 用聚氧乙 烯 山 梨 醇 单 棕 榈 酸 酯 （Ｔｗｅｅｎ４０）和 樟 脑 磺 酸（ＣＳＡ）为混合溶致液晶模板合成了 Ｍ－Ｂ 纳米管和纳米线。 Ｔｓｕｙｏｓｈｉ Ｋｉｊｉｍａ 等［３２］ 使 用 聚 氧 乙 烯 山 梨 醇 单 油 酸 酯 （Ｔｗｅｅｎ８０）和／无 Ｃ１２ＥＯ９ 的 溶 致 液 晶 为 模 板 合 成 了 纳 米 孔 结构的单晶 Ｐｔ纳米片。Ｙ．Ｆ．Ｙｕａｎ等 使 ［３３］ 用聚氧乙烯十六 烷基醚（Ｂｅｉｊ５６）液晶为模板合成了介孔纳米墙 Ｃｏ３Ｏ４ 薄膜。 ２．３ 有 机 小 分 子 化 合 物
10.10第十二章配合物合成新方法
2. 该方法广泛地应用于类沸石、具有开放骨架结构 化合物的合成中。 3. kresge 等人利用表面活性剂 [(CH3)3N(C16H33)]+ 作为模板剂 , 合成了孔道内部直径为 1.5~10nm 的新型分子筛 , 这是一个开创性的工作 , 为后来 相关研究提供了新的合成思路。
4. 现在 , 水热反应应用到一般配合物合成中 , 使 水热反应的内涵和适用范围进一步扩大。
5. 反应温度不再局限于高温 , 而是从水的沸点100 ℃以上开始均有报道
6. 把这些反应温度相对较低的水热反应称为低温 水热反应（low temperature hydrothermal reaction ）。
L2 配体的四个咪唑氮原子 , 以及来自 2 个叠氮根离子的 2 个氮原子配位 , 构成八面体配位构型, 每个 L2 配体连 接两个 Ni, 另外1 个咪唑氮原子不参与与 Ni 的配位 , 从 而形成了具有二维层状结构的配合物。
水热、溶剂热反应的特点: 1.简单易行、快速高效 ( 一般反应时间较短、每 次可同时进行多个反应)、成本低、污染少。 2.该方法的不足之处在于 , 一般情况下只能看到 结果 , 难以了解反应过程 , 尽管现在有人设计 出特殊的反应器 , 用来观测反应过程 , 研究反 应机理 , 但是这方面的研究才刚刚开始 , 还需 要一定的时间和积累 , 有待于进一步突破。
中 , 未参与与金属离子的配位 , 起到了模板剂的作用。
4. 研究发现模板剂的结构、大小、几何形状以及电荷分 布等都会影响多孔配合物的形成、结构以及孔道的结
构、大小。
5. 合成中选择合适的模板剂很重要。
二、水热、溶剂热法合成配合物 1.上面介绍的合成反应主要是在常规条件 下 ( 常温或一般加热、常压等 ) 进行的溶 液反应 2. 得到的配合物在水或有机溶剂中都有一 定的溶解度 3. 有些化合物使用上面的合成方法很难奏 效。
模板法合成介孔氧化铝
模板法合成介孔氧化铝
合成介孔氧化铝的模板法是一种常用的合成方法。
在该方法中，一种有机模板物质被用作模板，在合成过程中起到引导介孔结构形成的作用。
主要步骤如下：
1. 模板选择：选择适合的有机模板物质，通常选择具有亲水性的大分子或聚合物，如表面活性剂、聚乙烯亚胺等。
2. 前驱体选择：选择适合的金属前驱体和硅源。
常用的金属前驱体有铝盐或金属有机配合物，硅源一般选择硅酸盐或硅烷。
3. 混合反应体系：将模板物质、金属前驱体和硅源混合在适当的溶剂中，并加入酸性或碱性催化剂。
4. 水热反应：将混合物进行水热反应，通常在高温高压下进行。
水热反应的条件对于合成介孔氧化铝的孔结构形成起到重要的影响。
5. 除去模板物质：经过水热反应后，生成的介孔氧化铝中含有模板物质。
为了得到纯净的介孔氧化铝，需要进行模板物质的去除。
常用的方法有热解、浸泡等。
通过模板法合成的介孔氧化铝具有良好的孔结构和热稳定性。
这种方法可以调控孔径大小、孔道连接性以及表面性质，从而使合成的介孔氧化铝适用于各种应用领域，如催化剂、吸附剂、传感器等。
同时，模板法合成的介孔氧化铝还具有易于扩大规模生产、操作简便等优点。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
胶束模板电化学合成金纳米棒
Au
Surf+
Pt
AuBr4- Surf+ 进入胶团
粒子形状受棒状胶团控制
AuBr4-
粒子形状不受棒状胶团控制
从体相金到金纳米棒的转化过程
Au(0) (金阳极) Au(Ⅲ) AuBr4-
AuBr4-· Surf +(胶团里)
AuBr4-· Surf +(溶液中)
Au(0) (小粒径金纳米粒子、 团簇或原子)
当无模板M存在时，则生成许许多多其它副产物：
B A A A B +X
X
B B +A
B A B +B A A B
A
+ „„
小结：
理论上讲，热力学模板可在反应进行过程 中任一时候加入，结果都是一样的，因为平衡 可以移动的缘故。动力学模板则必须在反应开 始前加入，才能最大限度地提高模板的作用。 相比之下，动力学模板较热力学模板更难设计 和理解，但是很有用。动力学模板在反应过程 中识别和络合特定的物质，使得反应基团有特 定的构象和取向，这样容易得到单一产物，这 如同模拟酶的催化特性一样。
M. G. Kanatzidis, et al.; J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 6599–6607
Iodine as an Oxidant in the Topotactic Deintercalation of Interstitial Iron in Fe1+xTe
M. K. Green, et al. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 10006–10008
Topotactic Conversion
利用拓扑转变反应制备多孔LiFeSO4F电极材料
R. Tripathi, L.F. Nazar, et al. Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 8738-8742.
聚苯胺纳米线的AAO模板合成
溶去部分氧化铝后的PANI纳米线阵列膜形貌的SEM照片.
• (2)以碳纳米管为模板合成纳米线
• 碳纳米管为模板合成碳化硅纳米线： • 将 碳 纳 米 管 与 Si-SiO2 混 合 加 热 加 热 到 1400度可制得碳化硅纳米线。
碳纳米管模板法合成碳化物纳米线反应示意图
β-Co(OH)2: Zone Axis [001]
Co3O4: Zone Axis [111]
β-Co(OH)2: பைடு நூலகம்one Axis [1-10]
Co3O4: Zone Axis [2-1-1]
Topotactic Conversion
Topotactic transformation process for formation of needlelike Co3O4 nanotubes.
Au(0) (金纳米粒子：球或棒)
****
分子内模板效应
最初在合成冠醚化合物中发现加入特定种
类的碱金属离子能够显著提高冠醚化合物的产
率。究其原因是碱金属离子与开链的原料起络
合作用，促进分子内的反应的进行，对环合反
应有利，而避免分子间反应而生成线形聚合物。
这就是模板效应。
虽然Busch在60年代对模板的作用方式进行了系统的研究和分 类，但当时仅仅局限于经典的模板效应，所指的模板仅局限于金 属离子。随着近几年来超分子化学的兴起，使得有机化学和无机 化学的交叉更进一步深入，诸如金属离子－配体的络合、氢键的 作用，π-π相互作用以及催化抗体（catalytic antibody），都可以
MO表示易挥发得金属氧化物； MX4表示易挥发的金属卤化物
Nature, 375, 769, 1995
碳纳米管模板法合成氮化物纳米线
1173K 用碳纳米管模板法合成 GaN纳米丝的装置示意图
碳纳米管
以碳纳米管为模板 合成的GaN纳米线
Topotactic Conversion
Highly Efficient and Rapid Cs+ Uptake by the Layered Metal Sulfide K2xMnxSn3-xS6 (KMS-1)
Cycle number
一、研究内容和成果
纳米阵列的多形态选择：TiO2纳米齿和纳米筏阵列的雕刻生长
Chem. Mater. 2009, 21, 3197
一、研究内容和成果
相变诱导的三维阵列：三维有序纳米立方体构筑的钙钛矿空心立方体
ao ≈ bo = √2apc co=2cpc
J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 14279
则模板可选择性络合产物之一，使平衡朝 特定方向移动。
如巯基胺⑴和二酮化合物⑵作用时，可得到3和4的混合 物，此时加入Ni(OAc)2，则可提高3的产率：
SH R N N R' SH R' N
Ni(OAc)2
R
N Ni2+
S
SH
NH2
+
R
O
S
O
R' N R' R N S
巯基胺⑴
二酮化合物(2)
S
热力学模板的结果是提高产率，因为模板只 会提高产物的稳定性，使平衡向有利于产物生成 的方向移动。
归结为模板效应。利用模板效应进行有机合成和生物化学上的蛋
白质、多肽、低聚核糖核酸的合成，都可以称为模板合成 （template syntheses）。这里的模板是一个广义的概念，除了金 属离子可作为模板外，中性分子也可作为模板，甚至出现聚合物 模板。从超分子的观点来看，模板就是客体(guest)，当在反应中 与主体（host）或配体协同作用时，能导致目标物的生成。模板合 成越来越受到人们的关注。
2.2.2 动力学模板
动力学模板则是对不可逆反应而言，
模板的加入会对过渡态起稳定作用。动 力学模板对产物比对原料有更强的络合
作用，因此有利于产物的生成。
下式表示动力学模板利用配体围绕模板而进行的分子 自组装（molecular self-assemble）：
正式反应前就已经有所作用，反应后模板脱落。
Fe纳米线的AAO模板合成
200 180 160
l/d
140
Aspect ratio
120 100 80 60 40 0 2 4 6 8
t/min
Fe纳米线的局部放大TEM照片
纳米线的长径比与沉积时间近似成正比
碳纳米管的AAO模板合成
(b)
( d)
取向碳纳米管有序阵列膜形貌与结构的电镜照片. (a) 完全溶去 氧化铝后的由表面碳膜固定和保持的碳纳米管的低倍 SEM 照 片； (b) 从 AAO 模板解离的碳纳米管束的 SEM 照片 ( 聚丙烯腈 (PAN)路线，750 oC)
一、研究内容和成果
相变诱导的三维结构：孪晶（112）界面构筑的钙钛矿空心立方体
J. Mater. Chem. 2008, 18, 3543;
J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 14279
S. Ding, M. M. Wu, et al. “Textured Tubular Nanoparticle Structures: PrecursorTemplated Synthesis of GaN SubMicrometer Sized Tubes”;
一、研究内容和成果
形态和晶体生长方向：有序多孔材料和良好的电化学性能
[0001]
[111]
Co(OH)2
Co3O4
2000
-1
Capacity, mAhg
1600
[1-100]
[2-1-1]
450 C
o
1200
350 C
o
800
550 C
o
400 0 5 10 15 20
Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 617
• 亲油端在内、亲水端在外的“水 包油型”胶团，叫“正相胶团” 。 • 亲水端在内、亲油端在外的 “油包水型”胶团，叫“反相胶
团”。
•
• 正相胶团的直径大约为5-100nm，
反相胶团的直径约为3-6nm。
MCM-41的制备 CTAB/四甲基 硅酸铵
六方相中孔分子筛形成机理
三嵌段聚合物 硅酸四乙酯 pH<1
第八章
模板法
• 1. 模板法制备纳米材料
• Template-directed Synthesis of nanomaterials
• 合成低维纳米结构已成为人们研究的热点之一。 目前，科学家们已经开发了许多制备纳米结构 的方法。 • 据是否使用模板一般可以分为“模板”法和 “无模板”法。
• “ 模板”法是最近十多年发展起来的合成新型 纳米结构材料的方法。 • 一般来讲，模板法根据其模板自身的特点和局 限性的不同可以分为“硬模板”法和“软模板” 法。 • 一、 “硬模板”法 • 硬模板多是利用材料的内表面或外表面为模板， 填充到模板的单体进行化学或电化学反应，通 过控制反应时间，除去模板后可以得到纳米颗 粒、纳米棒，纳米线或纳米管，空心球和多孔 材料等。经常使用的硬模板包括分子筛，多孔 氧化铝膜，径迹蚀刻聚合物膜，聚合物纤维， 纳米碳管和聚苯乙烯微球等等。
电抛光
阳极氧化
纳米棒
纳米粒子
沉积 Al 纳米有序阵列复合结构 纳米管 纳米丝
AAO模板法制备纳米材料与纳米结构的工艺流程图
硬模板法合成的不同长径比的
纳米线和多组分纳米材料
硬模板法合成的不同长径比的金纳米材料
用AAO/Al 模板通过控制沉积时间, 制备出不同长 径比的金纳米材料的TEM照片(孔直径d=10nm, 长 径比(l/d)分别为1, 3, 500).