有序介孔二氧化硅材料的形貌控制

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介孔二氧化硅的形貌

介孔二氧化硅的形貌

介孔二氧化硅的形貌
介孔二氧化硅是一种具有非常特殊形貌的材料,它的学名叫做meberusized silica,也有人称之为mesoporous silica。

它由三维交错排列的结构组成,其内部具有较大的空隙,它们的对称性也十分特殊。

介孔二氧化硅是一种多孔性材料,它具有微米级的空隙,通常在0.4到1.2μm之间波动。

由于其具有独特的结构、表面活性和大小可调等特点,介孔二氧化硅很容易与各种物质聚集,因此得到了广泛的应用。

介孔二氧化硅晶体表面平滑、可见光透射,一般呈无色透明,但是由于在晶体的表面和内部构成细胞结构的存在,介孔二氧化硅的表面可以出现晶体的光泽。

它们的外观介于液体和固体之间,通常在安装时会大量漂浮于水中,如果把它们稀释到适宜的浓度,可以看到它们悬浮在水中,形成粉末样式的雪白膜。

介孔二氧化硅属于一种疏松材料,它能够保留大量的气体,使得它有利于物质的贮存,他们能够大量贮存氧气、氮气等气体以及其他介质,以改善环境质量。

它们还有利于细胞的培养,与细胞的接触有利于细胞的生长和健康。

此外,介孔二氧化硅也可以作为吸附剂,有效地分离干扰物质,以达到净化和精制的目的。

介孔二氧化硅也可以被用于制作催化剂,因为它具有特殊的多孔结构,可以做到将物体分解。

这种材料也可以用于生物传感器,从而检测分析少量物质,可以用于快速精准地分析多种物质,因此受到了广泛的关注。

总之,介孔二氧化硅是一种多孔性材料,其表面活性和大小可调的特点使它有着广泛的应用,从安装、净化、贮存到精炼等,都可以使用它来发挥作用。

有序介孔La2Zr2O7的制备与表征

有序介孔La2Zr2O7的制备与表征

第43卷第6期2015年6月硅酸盐学报Vol. 43,No. 6June,2015 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY DOI:10.14062/j.issn.0454-5648.2015.06.14有序介孔La2Zr2O7的制备与表征刘瑞平1,苏伟明1,汪长安2,赵会友1(1. 中国矿业大学(北京)材料科学与工程系,北京 100083;2. 清华大学材料学院,新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室,北京 100084)摘要:以F127作为模板剂,通过溶剂蒸发诱导自组装法合成了具有有序孔结构、孔径分布均匀的介孔锆酸镧,系统研究了不同煅烧温度处理后介孔锆酸镧的相组成、比表面积、孔径及其分布以及微观结构。

结果表明,经800℃处理后,样品开始晶化,完全晶化的样品中仅含锆酸镧相。

经600℃煅烧后样品的比表面积为136m2/g,孔体积为0.14cm3/g,800℃煅烧后比表面积仍达90m2/g,显示出较好的热稳定性。

随着煅烧温度进一步升高,样品的比表面积和孔体积急剧减小,表明该方法制备的介孔锆酸镧最高耐热温度为800℃。

透射电子显微镜观察发现,400℃去除模板后,样品具有有序介孔结构,预期其具有较好的催化性能。

关键词:锆酸镧;有序介孔;比表面积;热稳定性中图分类号:TB32 文献标志码:A 文章编号:0454–5648(2015)06–0794–04网络出版时间:2015–6–3 15:26:37网络出版地址:/kcms/detail/11.2310.TQ.20150603.1526.014.htmlPreparation and Characterization of Ordered Mesoporous La2Zr2O7LIU Ruiping1, SU Weiming1, WANG Chang-an2, ZHAO Huiyou1(1. Department of Materials Science and Engineering, China University of Ming & Techonology (Beijing), Beijing 100083, China;2. State Key Laboratory of New Ceramics and Fine Processing, School of Materials Science and Engineering, Tsinghua University,Beijing 100084, China)Abstract: The ordered mesoporous lanthanum zirconate was synthesized by an evaporation induced self-assembly (EISA) method with F127 as a template. The structure and textural properties were investigated. The results show that the crystallization temperature of the as-obtained powder is 800℃, and there is only lanthanum zirconate phase found in the well crystallized samples. The specific surface area and pore volume of the samples calcined at 600℃ are 136m2/g and 0.14cm3/g, respectively, and the specific surface area of the sample calcined at 800℃ is still 90m2/g. The specific surface area and the pore volume of the samples decrease dramatically with further increasing the calcination temperature, indicating the optimum temperature at which the mesoporous lanthanum zirconate can be resist is 800℃. According to the images of transmission electron microscopy, the ordered mesopores appear after the removal of the template, giving the better catalytic properties.Key words: lanthanum zirconate; ordered mesopore; specific surface area; thermal stability自20世纪90年代成功合成出孔道有序的介孔氧化硅材料(如M41S家族[1]和SBA-15[2]),介孔材料以其独特的孔道结构、巨大的比表面积和单一的孔径分布等优点,引起了世界各国科学家的广泛重视,并在催化、分离、传感器、锂电池、光电、太阳能电池和生物技术[3–5]等领域展示了巨大的应用前景。

有序介孔二氧化硅材料的制备与形成机理研究

有序介孔二氧化硅材料的制备与形成机理研究

山东大学博士学位论文有序介孔二氧化硅材料的制备与形成机理研究姓名:韩书华申请学位级别:博士专业:物理化学指导教师:侯万国20031016山东大学博士学位论文之间可以调节:(3)表面积极大;(4)具有很好的热稳定性与水热稳定性;(5)颗粒具有丰富多彩的外形。

2.有序介孔材料的分类有序介孔材料的分类依据所用的表面活性剂、硅源、合成方法的不同,分为9大类,列于表1一l中。

从表中可以看出;有序介孔材料合成均采用表面活性剂或水溶性聚合物的自组装体系。

从而保证孔道在空间的排列有序,孔径在2—30nm之间可调。

3.介孔材料的合或方法与机理3.1介孔材料的合成方法介孔材料的合成方法是采用自组装的合成方法.它包括两个阶段:(1)前驱体与表面活性剂共同形成有枫/无机超分子聚集体,前驱体在预先形成的有序聚集体上发生水解与缩合反应,形成介孔复合体。

(2)利用高温或化学法除去表面活性剂即可形成有序介孑L材料。

表1—2.介孔材料的合成路线表面活性剂有阳离子、阴离子、非离子、高分子等表面活性剂都可用来制各介孔材料,其合成路线[37]如表l一2所示。

表面活性剂常用的有烷基季胺盐表面活性剂(如C.H。

NME。

X,n=8,22,X=Br一,C1一,OH‘):羧酸盐、硫酸盐、磷酸酯型阴离子表面活性剂,平平加、伯胺、司盘、吐温非离子表面活性剂,三嵌段、两嵌段的聚合物。

使用不同类型的表面活性剂所得到的介孔材料的性能有较大的差异,如使用烷基季胺盐的表面活性剂所得到的介孔材料的孔径在2--4nm,孔道有序性较好、孔壁较薄,热稳定性也较差,使用非离子表面活性剂可以得到山东大学博士学位论文孔壁较厚、粒径小且具有二次堆积孔的介孔材料,但孔道有序性差。

使用PEO-PPO-PEO三嵌段的高分子表面活性剂可以在酸性条件下得到高规整度的SBA-15(P6m),产物的孔径与壁厚大大增加,而且热稳定性与水热稳定性也得到了提高E30,31]。

3.2.介孔材料的形成机理3.2.’l液晶模板机制“液晶模板机制”是由Mobil的研究者提出的(如图l一6所示),它是基于表面活性剂的聚集体液晶(即溶致相)同M41S结构相似[22,233。

介孔二氧化硅材料的合成、形貌控制、组装及其性能研究

介孔二氧化硅材料的合成、形貌控制、组装及其性能研究

介孔二氧化硅材料的合成、形貌控制、组装及其性能研究一、本文概述Overview of this article随着纳米科学技术的快速发展,介孔二氧化硅材料(Mesoporous Silica Materials,简称MSMs)作为一种重要的无机纳米材料,因其独特的介孔结构、大的比表面积和良好的生物相容性等优势,在催化、吸附、分离、药物传输、生物传感器等领域展现出广阔的应用前景。

本文旨在全面综述介孔二氧化硅材料的合成方法、形貌控制技术、组装策略及其性能研究,以期为相关领域的研究者提供参考和借鉴。

With the rapid development of nanoscience and technology, mesoporous silica materials (MSMs), as an important inorganic nanomaterial, have shown broad application prospects in catalysis, adsorption, separation, drug delivery, biosensors and other fields due to their unique mesoporous structure, large specific surface area, and good biocompatibility. This article aims to comprehensively review the synthesis methods, morphology control techniques, assembly strategies, andperformance research of mesoporous silica materials, in order to provide reference and inspiration for researchers in related fields.本文将概述介孔二氧化硅材料的合成方法,包括模板法、溶胶-凝胶法、水热法等,并探讨各种方法的优缺点及适用范围。

二氧化硅介孔膜的制备和应用

二氧化硅介孔膜的制备和应用

二氧化硅介孔膜的制备和应用杨博;李小飞;楼燕燕;胡鹏飞【摘要】综述了二氧化硅介孔薄膜合成的研究进展,重点阐述了以表面活性剂胶束为模板制备二氧化硅介孔薄膜的方法,其中,两相界面外延生长和溶剂蒸发诱导自组装已成为该方法的成功工艺.此外,文章就介孔二氧化硅薄膜在一些领域的应用做了简要陈述,包括在纳米粒子膜反应器、微电子及光电传感器领域等.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2013(041)012【总页数】3页(P29-31)【关键词】二氧化硅薄膜;介孔;表面活性剂【作者】杨博;李小飞;楼燕燕;胡鹏飞【作者单位】新疆维吾尔自治区产品质量监督检验研究院,新疆乌鲁木齐830011;新疆维吾尔自治区产品质量监督检验研究院,新疆乌鲁木齐830011;上海大学微结构重点实验室,上海200444;上海大学微结构重点实验室,上海200444【正文语种】中文【中图分类】O613.72长期以来,多孔性材料因具有较大的比表面积和高吸附量一直被用作高效吸附剂和分离介质、阻隔材料、结构材料、催化剂载体等。

随着纳米科学与技术的发展,三维高度有序的多孔性材料在新型催化剂、电极材料、生物医用等领域的研究中倍受关注。

具有里程碑意义的是,1992年,美国Mobil 公司的Beck 等[1]合成了具有均匀孔道结构和狭窄孔径分布的新型介孔(Mesoporous)分子筛材料,拉开了介孔材料的合成、特性表征、应用研究的序幕。

据国际纯粹和应用化学联合会(IUPAC)对无机孔性材料的分类,把孔径位于2~50 nm 间的固体定义为介孔材料。

根据孔在空间的分布特征,介孔固体可分为有序和无序两种,前者的孔在空间呈规则排列,后者的孔呈无规则分布。

有序介孔固体孔型可分为三类:平行排列的层状孔(一维)、定向排列的柱状孔(二维)、三维规则排列的多面体孔(三维相互连通),而无序介孔固体的孔型形状复杂、不规则且互相连通。

以MCM-41 为代表的介孔固体材料,虽然在催化与吸附方面具有重要的应用前景,但由于材料是粉末颗粒状的,限制了其催化、分离的使用范围和效率。

介孔二氧化硅纳米材料形貌的影响因素及应用

介孔二氧化硅纳米材料形貌的影响因素及应用

介孔二氧化硅纳米材料形貌的影响因素及应用作者:陈秀楠来源:《中国高新科技·上半月》2020年第03期摘要:介孔二氧化硅纳米材料由于其比表面积大,热稳定性好,化学稳定性优良,在吸附、催化、传感器、光学器件等众多范畴内都具有广泛的用途。

文章主要介绍介孔二氧化硅的制备和这种方法制备出的材料在不同领域中的应用前景以及未来展望。

关键词:介孔二氧化硅:制备:形貌:应用孔径在2~50nm范围的多孔材料称为介孔(中孔)材料。

介孔二氧化硅纳米材料(MesoporousSilica Nanomaterial,MSNs)是一类由无机硅烷制备的颗粒且粒度在纳米量级(1~100nm)的纳米材料,由于介孔材料具有允许分子进去的更大的内表面和孔穴、纯度高、低毒,生物相容性好,理化性质稳定,还具备纳米材料特有的性质,如因量子尺寸效应及界面耦合效应的影响而具有奇异的物理、化学等许多优良的性能。

将在催化、传感、化学、光电子学、电磁学、药物输送、吸附等诸多领域具有广泛应用,因此从它诞生以来就成为国际上的研究热点。

本文综述了介孔二氧化硅纳米材料的制备、形貌和应用。

1.制备及形貌1.1介孔二氧化硅纳米材料的制备通常采用共沉淀法制备介孔二氧化硅纳米材料,加入各反应物的物质的量之比为:十六烷基三甲溴化铵:去离子水:乙二醇:一水合氨溶液:四乙氧基硅烷=0.53:1861:100:19:1。

十六烷基三甲溴化铵0.8624g溶于149.5g的去离子水中,再加入乙二醇溶液25mL和体积分数为25%的一水合氨溶液7.2mL。

用磁离子搅拌机在50℃下搅拌30min,之后加入四乙氧基硅烷为1mL,置于磁离子搅拌机50℃2h后,倒入反应釜中,放进100℃的真空干燥箱中进行水热处理24h。

然后在12000rpm下离心15min,用无水乙醇和去离子水洗涤去除杂质,并按上述方法离心几次。

离心后的样品放入干燥温度为60℃的真空干燥箱中干燥6h,取出。

以十六烷基三甲基溴作为表面活性剂,通常采用酸醇萃取法去除。

三维有序大孔-介孔二氧化硅的可控制备及表征

三维有序大孔-介孔二氧化硅的可控制备及表征

三维有序大孔-介孔二氧化硅的可控制备及表征王有和;寇龙;孙洪满;历阳;邢伟;阎子峰【摘要】以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)胶晶为大孔模板、嵌段共聚物P123为介孔模板,利用双模板剂法进行了三维有序大孔-介孔二氧化硅材料的制备研究.采用SEM、TEM、低角XRD以及N2吸脱附技术对样品进行了表征.结果表明,通过简单的调控PMMA胶晶模板的组装过程,就可以调变合成材料中的大孔结构,从而轻松地实现可控的制备出具有网状或者层状结构的三维有序大孔-介孔二氧化硅材料,并提出了其可能的形成机理.此外,所制备的三维有序大孔-介孔二氧化硅样品均具有较大的BET比表面积(>550 m2· g-1),大孔孔径200 nm左右,介孔孔径分布集中于3.5 nm左右.【期刊名称】《无机化学学报》【年(卷),期】2015(031)005【总页数】7页(P947-953)【关键词】层状;双模板剂;有序大孔-介孔结构;二氧化硅【作者】王有和;寇龙;孙洪满;历阳;邢伟;阎子峰【作者单位】中国石油大学(华东)理学院,青岛 266580;中国石油大学(华东)重质油国家重点实验室,青岛 266580;中国石油大学(华东)重质油国家重点实验室,青岛266580;中国石油大学(华东)理学院,青岛 266580;中国石油大学(华东)重质油国家重点实验室,青岛 266580;中国石油大学(华东)重质油国家重点实验室,青岛266580;中国石油大学(华东)理学院,青岛 266580;中国石油大学(华东)重质油国家重点实验室,青岛 266580;中国石油大学(华东)重质油国家重点实验室,青岛266580【正文语种】中文【中图分类】O611.4当前多孔材料一直是全世界科研工作者关注和研究的重点,根据国际纯粹和应用化学联合会(IUPAC)的定义,多孔材料按其孔径大小可分为微孔(<2 nm)、介孔(2~50 nm)和大孔(>50 nm)材料3类。

介孔二氧化硅的合成与表征

介孔二氧化硅的合成与表征

介孔二氧化硅的合成与表征摘要:采用溶胶凝胶法,在酸性条件下用na2sio3作为硅源,在碱性条件下用teos作为硅源,合成了介孔二氧化硅。

小角x衍射表明在酸性条件下,十六烷基三甲基溴化铵(ctab)的浓度为0.01mol/l,na2sio3的浓度为0.1mol/l时,合成二氧化硅的介孔结构明显。

碱性条件下,teos浓度为5%~10%(体积比)时,得到明显介孔结构的二氧化硅。

关键词:介孔二氧化硅硅酸钠正硅酸乙酯一、前言无机多孔材料,因为具有较大的比表面积和吸附容量,而被广泛应用于催化剂和吸附载体中。

按照孔径大小,多孔材料可分为:微孔(microporous)、介孔(mesoporous)和大孔(macroporous)材料。

无机微孔材料孔径一般50nm,包括多孔陶瓷、水泥、气凝胶等,其特点是孔径尺寸大,但分布范围宽。

介于二者之间的称为介孔(中孔)材料,其孔径在2~50nm范围,如一些气凝胶、微晶玻璃等,它们具有比微孔材料大得多的孔径,但这类材料同样存在孔道形状不规则、尺寸分布范围广等缺点。

1992年,kresge,etal首次在nature杂志上报道了一类以硅铝酸盐为基的新颖的介孔氧化硅材料m41s,[1、2]其中以命名为mcm-41的材料最引人注目。

其特点是孔道大小均匀、六方有序排列、孔径在1.5一l0nm范围可以连续调节,具有高的比表面积和较好的热稳定及水热稳定性,从而将分子筛的规则孔径从微孔范围拓展到介孔领域。

这对于在沸石分子筛中难以完成的大分子催化、吸附与分离等过程,无疑展示了广阔的应用前景。

同时,由于介孔氧化硅材料所具有的规则可调节的纳米级孔道结构,可以作为纳米粒子的“微型反应器”,从而为人们从微观角度研究纳米材料的小尺寸效应、表面效应及量子效应等奇特性能提供了重要的物质基础。

这一发现突破了沸石分子筛材料孔径范围的限制,使得很多在沸石分子筛中难以完成的大体积分子的吸附、分离,尤其是催化反应的进行成为可能。

二氧化硅模板法

二氧化硅模板法

二氧化硅模板法
二氧化硅模板法是一种用于制备具有特定结构和形貌的纳米材料的技术。

这种方法通过使用预先设计好的模板,可以实现对材料尺寸、形状和孔隙结构的精确控制。

模板法通常分为两大类:硬模板法和软模板法。

硬模板法涉及使用刚性模板,例如氧化铝模板或硅酸盐模板,这些模板在形成所需结构之后会被移除或刻蚀掉,留下具有规则排列孔洞的二氧化硅结构。

硬模板法可以生产出具有高度有序的介孔结构的材料,常用于催化剂载体、吸附材料等领域。

另一方面,软模板法采用柔软的模板材料,如聚合物、生物分子或胶束等。

这些软模板在成核和生长过程中起到指导作用,然后通过溶解或化学降解的方式从产物中移除。

软模板法因其灵活性和多样性而受到广泛关注,允许制备各种维度和形态的纳米结构。

介孔二氧化硅,尤其是中空介孔二氧化硅微球(Hollow Mesoporous Silica, HMS),已经引起了广泛的兴趣,因为它们在许多应用中显示出优异的性能。

例如,它们已被用于重金属离子的吸附、药物递送系统、光催化剂和传感器等领域。

模板法的关键步骤包括模板的准备、模板功能化、硅源沉积、煅烧和模板移除。

通过调整这些步骤中的条件,如温
度、pH值、沉淀时间和搅拌速率,可以精细调控最终产品的物理和化学特性。

总结来说,二氧化硅模板法是一种强大的纳米材料合成技术,它使研究人员能够创造新型功能材料,这些材料在诸多科技领域都有潜在的应用价值。

二氧化硅的形貌调控及其吸附性能研究

二氧化硅的形貌调控及其吸附性能研究

二氧化硅的形貌调控及其吸附性能研究全球气候变化是人类迄今面临的最重大环境问题,也是21世纪人类面临的最复杂挑战之一。

化石燃料燃烧排放的CO2是造成全球气候变化的主要原因,对全球变暖的贡献率已超过了60%。

在众多捕集工业废气中CO2的技术中,吸附分离是最有效的技术之一,而且一直备受研究者的青睐。

而在吸附分离技术中,研发具有高吸附容量、高选择性和良好循环利用性能的CO2吸附剂成为技术的关键。

在研发的各类CO2吸附剂中,以氨基修饰的介孔材料最受关注,因为其具有高比表面积、大孔容、孔径可调等优点,在CO2吸附、分离及存储等领域展现了广阔的应用前景。

另一方面,甲醛是一种常见的室内空气污染物,长期处于含有甲醛的环境中,即使是在很低浓度(低于1ppm)下也对人体的健康不利,因此室内空气污染已经成为了重要的社会问题。

吸附,洗气和高级氧化技术已经运用于去除空气中挥发性有机化合物(VOCs),比如甲醛和丙酮。

在上述方法中, 吸附法是一种更简便而且有效的去除气体甲醛的方法。

本论文主要工作包括以下内容:1)氨基功能化单分散多孔SiO2微球的制备及其C02吸附性能研究。

氨基功能化单分散多孔SiO2微球是通过在水-乙醇-十二胺的混合溶液中将正硅酸乙酯(TEOS进行水解和缩合反应,并在600C下煅烧, 最后利用四乙烯五胺(TEPA)进行表面功能化制备得到的。

样品的C02吸附性能是通过Chemisorb2720脉冲化学吸附系统进行分析。

结果显示,煅烧温度对SiO2微球的比表面积,孔体积和孔径都有着显著的影响。

随着煅烧温度的升高,比表面积和孔体积增大,而孔径随之减小。

600C下煅烧的SiO2微球的比表面积和孔体积分别达到921m2/g和0.48cm3/g。

在氨基功能化之后, 样品的比表面积和孔体积大幅度降低, 分别降至34m2/g和0.08cm3/g,这是由于孔道被TEPA分子填充引起的。

所有TEPA功能化的样品表现出了优良的CO2吸附性能,其CO2吸附性能与样品的TEPA负载量,吸附温度和比表面积有关。

二氧化硅的形貌调控及其吸附性能研究的开题报告

二氧化硅的形貌调控及其吸附性能研究的开题报告

二氧化硅的形貌调控及其吸附性能研究的开题报告一、选题背景和意义随着工业的发展和人们环境意识的提高,对空气中有害物质的去除要求也越来越高。

而二氧化硅是一种常见的吸附材料,它具有较高的比表面积和吸附能力,由于其化学性质稳定、价格低廉等优点,被广泛应用于空气净化、水处理、生物医药等领域。

传统的二氧化硅材料一般都是微米级的球形颗粒,而对其形貌进行调控则能够控制其物理和化学性质,从而提高其吸附性能。

当前,大量的研究在二氧化硅形貌调控及其吸附性能研究方向进行,例如通过添加不同的表面活性剂、溶剂或者控制反应条件来实现形貌调控。

因此,本文选题研究二氧化硅形貌调控及其吸附性能,旨在探究一种高效的二氧化硅材料吸附技术,为空气处理和水处理领域中的有害物质去除提供支持和帮助。

二、研究内容和方法本研究计划通过添加不同的表面活性剂和控制反应条件,制备不同形貌的二氧化硅材料,并对其表面形貌、比表面积和吸附性能进行表征和分析。

具体的研究内容和方法如下:1. 制备不同形貌的二氧化硅材料,如纳米球、纳米棒、纳米片等,通过添加不同的表面活性剂和调节反应条件来实现。

2. 利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、比表面积分析仪等手段对制备的二氧化硅材料进行表征,分析其形貌、粒径大小、比表面积等物理和化学性质。

3. 利用甲醛、苯等常见有害物质进行吸附性能测试,比较不同形貌的二氧化硅材料在有害气体吸附效率和容量上的差异性。

4. 解析吸附机制,分析表面活性剂和反应条件对吸附性能的影响,探究二氧化硅形貌调控对其吸附性能的影响机制。

三、预期成果和意义本研究的预期成果包括:1. 制备出具有不同形貌的二氧化硅材料,并对其进行表征和分析,为二氧化硅形貌调控的研究提供新的思路和方法。

2. 实现对有害气体的高效吸附,在空气处理、水处理等领域中具有广阔的应用前景和推广意义。

3. 深入探究二氧化硅形貌调控对吸附性能的影响机制,为二氧化硅材料的吸附性能研究提供重要的参考和指导。

模板法制备介孔材料及其表征

模板法制备介孔材料及其表征

模板法制备介孔材料及其表征法制备介孔材料及其表征:从材料选择到结果分析介孔材料是一种具有均匀有序孔道结构的材料,由于其独特的结构特点,广泛应用于催化剂、吸附剂、分离膜等领域。

本文将介绍法制备介孔材料及其表征的相关内容,旨在帮助读者了解法制备介孔材料的重要性及表征方法。

介孔材料的种类繁多,常见的有硅基介孔材料、碳基介孔材料、金属氧化物介孔材料等。

其中,硅基介孔材料具有稳定性高、比表面积大、孔容高等优点,是应用最广泛的一类介孔材料。

碳基介孔材料具有导电性好、化学稳定性高、生物相容性好等优点,在能源、环保、生物医学等领域具有广阔的应用前景。

金属氧化物介孔材料具有优异的催化性能和光学性能,在催化剂、吸附剂、光电器件等领域具有很好的应用前景。

法制备介孔材料的主要方法包括模板法制备、化学交联法制备、溶胶-凝胶法制备等。

模板法制备是以具有有序孔道的模板为载体,将目标物质填充到模板的孔道中,再通过去除模板的方式制备出介孔材料。

该方法操作简单,可重复性好,但模板的制备难度较大,成本较高。

化学交联法制备是通过在溶液中加入交联剂,使目标物质发生交联反应形成有序的介孔结构。

该方法操作简便,成本较低,但需要选择合适的交联剂和反应条件,以确保介孔结构的形成和稳定性。

溶胶-凝胶法制备是以目标物质为主要原料,通过溶液中的化学反应形成凝胶,再经过干燥处理制备出介孔材料。

该方法具有制备过程简单、化学均匀性好等优点,但需要选择合适的原料和反应条件,以确保凝胶的形成和介孔结构的稳定性。

对于法制备的介孔材料,需要进行表征以确定其结构、形貌和性能。

常见的表征方法包括N2吸附、XRD衍射、FTIR红外光谱等。

N2吸附是一种常用的表征方法,通过测量N2在介孔材料上的吸附和解吸曲线,可以获得比表面积、孔容、孔径等介孔结构参数。

XRD衍射可以用于测定介孔材料的晶体结构和有序度,通过分析衍射图谱可以得到介孔材料的晶格常数和孔道结构等信息。

FTIR红外光谱可以用于分析介孔材料中的官能团和化学组成,通过测量红外吸收光谱可以得到官能团的类型和含量等信息。

介孔二氧化硅的形貌

介孔二氧化硅的形貌

介孔二氧化硅的形貌介孔二氧化硅是一种具有高表面积和大孔径的材料,由于其独特的形貌和优异的性能,因此在各个领域中得到了广泛应用。

本文将介绍介孔二氧化硅的形貌特点,以及这些形貌对其性能的影响。

介孔二氧化硅的形貌可以从不同的角度进行分类和描述,本文将根据不同的分类标准,分别对介孔二氧化硅的形貌进行介绍。

1. 分类标准一:制备方法根据制备方法的不同,介孔二氧化硅的形貌可以分为几何形貌、纳米线形貌和球形貌等。

几何形貌的介孔二氧化硅主要是通过采用模板法制备而成的,具有复杂的几何形态和规整的孔道结构。

这些孔道结构具有大的比表面积和孔径,可以提高材料的吸附性能和化学反应的活性。

纳米线形貌的介孔二氧化硅主要是通过溶胶-凝胶法和水热法制备而成的,具有长极细的纳米线状形态和高比表面积。

这种形貌的介孔二氧化硅具有良好的光学和电学性能,在传感、催化和能源转换等方面具有广泛应用。

2. 分类标准二:孔径大小根据孔径大小的不同,介孔二氧化硅的形貌可以分为大型孔介孔二氧化硅、中型孔介孔二氧化硅和小型孔介孔二氧化硅。

大型孔介孔二氧化硅的孔径大小通常为50 nm以上,具有比较大的孔间隙和大的比表面积,能够用于高分子材料的质子传导、吸附和离子交换等。

这种形貌的介孔二氧化硅在半导体制备、电池电极和生物医学领域等方面有广泛应用。

小型孔介孔二氧化硅的孔径大小通常在2 nm至20 nm之间,具有高比表面积和大孔宽,可以用于研究微观反应机制、纳米电子器件制备和吸附气体等方面。

介孔二氧化硅的形貌对其性能具有显著影响。

与传统的大孔介孔材料相比,纳米级孔径和介孔结构可以提高材料的相对子孔比表面积和吸附能力,表面反应和催化活性更高,可以实现更高效、更可控和更灵活的化学反应和传输催化过程。

例如,纳米线形貌的介孔二氧化硅具有很强的光电学效应,透过其微观孔结构实现了光学、电学与机械性能的耦合,甚至具有多种有机分子的尺寸选择性吸附作用。

这种形貌的介孔二氧化硅也可用于制备新型的纳米能源材料,如光电子器件、纳米发电机等等。

蠕虫孔道结构介孔二氧化硅的合成及形貌控制

蠕虫孔道结构介孔二氧化硅的合成及形貌控制

介 孔 二 氧 化 硅 。 底 角 X衍 射 和 扫 描 电镜 S M 结 果表 明在 低 温 下合 成 的介 孔 二 氧 化 硅 具 有 蠕 虫孔 道 结 构 , E 其
球 , 形表 面 更 加 光 滑 。 高 温条 件 下合 成 的介 孔 二 氧 化 硅 具有 孔 径 大 , 颗 球 表
力, 因为它可 以增加 活性 [ 1 。本 文 报道 了完 全在
所得产 物 通 过德 国布 鲁 克 D 一Ad a c 8 v n e型 X射线 衍 射 仪 测 试 得 到 X D 衍 射 图谱 (0 k R 4 V,
4 OmA, u Ka靶 , 描速 度 l / . 2 , 描 区 域 C 扫 s O 0 。扫 0 5~ 5) 样 品 7 K 的 N2 附/ 附 曲线 , E .。 。; 7 吸 脱 B T 比表 面积 , 以及 B H 孔 分 布 由 B c ma o l r J ek n C ut e S 1 O得 到 ; 用 日本 L O一 1 3 A3 O 利 E 5 0扫 描 电 镜 ( E , 速 电压 2 V) 察样 品 的颗粒 形貌 ; SM 加 Ok 观 利
表 面 活 性 剂 的 样 品 在 升 高 温 度 ( 1中 a b c 时 图 , ,)
1 2 实验方法 .
将 4 g脂 肪 醇 聚 氧 乙 烯 醚 ( H。 C ) C ( H: ( CH2 H29 O C )OH) 也称 作 AE , 入到 1 0ml , O9 加 2
4 lL的 HC 溶液 中 , 3 3 mo/ 1 在 3 k下磁力 搅 拌 至澄
Vo1 7 No 3 . .
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蠕虫孔道结构介孔二氧化硅的合成及形貌控制
王桂英 孙 成高 晁 自胜

《有序介孔二氧化硅颗粒及薄膜材料的自组装制备及孔径调控》范文

《有序介孔二氧化硅颗粒及薄膜材料的自组装制备及孔径调控》范文

《有序介孔二氧化硅颗粒及薄膜材料的自组装制备及孔径调控》篇一一、引言随着纳米科技的发展,有序介孔材料因其独特的结构、高比表面积以及良好的化学稳定性等优点,在催化、吸附、分离、生物医学等多个领域得到了广泛的应用。

其中,二氧化硅基介孔材料因具有较高的热稳定性和化学稳定性,成为研究热点。

本文将重点探讨有序介孔二氧化硅颗粒及薄膜材料的自组装制备方法,以及孔径的调控技术。

二、有序介孔二氧化硅的自组装制备自组装制备法是一种制备有序介孔材料的有效方法。

其基本原理是利用表面活性剂与无机前驱体在溶液中自组装,形成有序的介孔结构。

1. 材料选择与前驱体制备选择合适的表面活性剂和无机前驱体是制备有序介孔二氧化硅的关键。

常用的表面活性剂有阳离子型、阴离子型和非离子型等。

无机前驱体一般为硅源,如正硅酸乙酯等。

2. 自组装过程将表面活性剂与无机前驱体在溶液中混合,通过控制反应温度、pH值、浓度等条件,使二者在溶液中自组装,形成有序的介孔结构。

3. 煅烧与表征将自组装的介孔材料进行煅烧,以去除表面活性剂模板,得到纯的介孔二氧化硅材料。

然后通过X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等手段对材料进行表征。

三、孔径调控技术孔径是介孔材料的重要参数,对材料的性能和应用具有重要影响。

因此,如何有效地调控孔径成为研究的关键。

1. 调整表面活性剂与无机前驱体的比例通过调整表面活性剂与无机前驱体的比例,可以改变自组装过程中形成的介孔结构的孔径。

比例越高,孔径越小;比例越低,孔径越大。

2. 改变反应条件反应温度、pH值、浓度等反应条件对自组装过程产生影响,从而影响孔径。

一般来说,提高反应温度或降低pH值可使孔径增大。

3. 后处理法后处理法是指在煅烧后,通过化学或物理手段对介孔材料进行进一步处理,以改变其孔径。

例如,可以利用纳米铸造技术将其他物质填充到介孔中,从而扩大或缩小孔径。

四、薄膜材料的制备有序介孔二氧化硅薄膜材料在催化、传感器、太阳能电池等领域具有广泛应用。

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山东大学硕士学位心文
表面活性剂浓度对介孔二氧化硅的形貌也有显著的影响,随着模板剂浓度的增 加,形貌由不规则蠕虫状外形向棒状外形转变,并最终形成表面光洁的螺旋球。 反应条件也会影响介孔二氧化硅的形貌,随着温度的升高,产物外形由卷曲的 片状逐渐经由半卷绕管状变成中空管;低酸度易形成规则多面体,高酸度则易 得到蠕虫状外貌。
particles,mesoporous spheres may be utilized in hi【曲·performance liquid
chromatography as a stationary phase There is currently intense in the topological construction of mesoporous
hydrothermal stability,controllable morphology,and easily functionalized surface
Ordered mesoporous materials mostly form mixtures of irregularly shaped and
materials both at the molecular and macroscale levels because the control of the particle morphology and size of mesoporous materials could open up new possibilities for their application,massive effects have been devoted to the synthesis of mesoporous molecular sieves having morphologies of defined size.Consequently Fabrication of mesoporous materials with controllable morphologies has been one of
Hence the morphologies and structures of the products can be controlled by the
changes of experiment conditions.And these researches will be very helpful in
(保密论文
论文作者签名
期:
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摘要
根据mPAC的规定,孔径在2 nm~50 nm之间的称为介孔,有序介孔材料
指孔径尺寸均一、孔道空间排列有序的多孔材料t因其具有规则有序的周期性 孔道结构,高度均一的孔径,极高的比表面积,良好的热稳定性和水热稳定性, 形貌可控,表面易功能化等一系列特点,使其在催化、吸附、生物大,}子分离、 传感器以及纳米材料的尺寸及维度控制方面具有广阔的应用前景·
particle shape changed from gyroids to fibers.Addition of ethanamide was fFra bibliotekvorable
to grow the products with hexagonal fiber shapes.Surfactant concentration,
the main subjects in this rapidly developing research field.In this thesis,we focused
on the controlling morphologies of ordered mesoporous silicas as our research directions,SO as to explore the possibility of controlling the topological construction ofmesoporous materials both at the molecular and macroscale levels.
sized particles.It is now apparent that morphology and texture of mesoporous materials are extremely important for industrial applications.For example, mesoporous films may be used in membrane separation and gas sensing.For the
在酸性静止条件下合成的球形、棒状、六角状、螺旋锥体、纤维和中空管 等形貌的有序介孔二氧化硅~般具有比较典型的MCM-41的六方孔道结构;比 表面积很大.通常大于1000m2,有的更高达1349 m2·g+l;孔体积极高,最高 达到1.594 cnl3·g一。共溶剂对介孔二氧化硅的形貌有较强的调控作用,增加甲 酰胺用量有利于形成纤维或管状外形:加入乙酰胺则有利于形成六角形纤维。
因此,通过调控合成参数,可以控制介孔氧化硅产物的形貌与结构。这些 研究为在微观上控制纳米材料结构.在宏观上控制其外观形貌,以合成出功能 性复合介孔材料提供必要的理论依据。
关键词:介孔二氧化硅材料,形貌控制,表面活性剂,共溶剂,模板技术
山东大学硕士学位论文
Abstract
According to the IUPAC recommendations,the pores with channel diameters in the range of 2-50 nm are referred to as mesopores.Ordered mesoporous materials are porous solids with uniform—sized pore regularly stacking in three-dimension. They are expected to show many potential applications in catalysis,adsorption, bio—molecule separation,sensor arrays,and controlled synthesis ofnanostmctures on size and dimension because they exhibit periodic ordered regular channels,very narrow pore size distribution,extremely high surface areas,high thermal and
BET surface areas of the samples Were in the range of 1000--1349 m2·911 and high
total pore volumes were up to 1.594 cm3·g一.Addition of formamide affected
本文以阳离子表面活性赉IJ十六烷基氯化毗啶为模板剂,甲酰胺或乙酰胺为 共溶剂,在酸性条件下合成了球形、棒状、六角状、螺旋锥体、纤维和中空管 等形貌的有序介+?L---氧化硅。利用扫描电子显微镜(SEM)、小角X射线衍射
(SXRD)和N2气体吸附-脱附等表征技术,研究了表面活性剂、共溶剂、pH、 温度等实验条件对介:fL--氧化硅的孔道结构、表面积、孔径分布、孔体积以及 形貌变化的影响。结论如下:
samples.The effects ofsurfactants,cosolvents,pH and temperature OtI pore structure, surface areas,pore size distribution,pore volume and morphologies were investigated.The main results were summarized as follows.
有序介孑L材料通常为不规则颗粒组成的粉体材料。随着应用研究的深入, 制备特定形貌的材料对于工业应用非常重要,而中间相的图案结构和方向按照 我们需要的方式排歹Ij是许多潜在应用最基本的要求,因此控制介孔材料的形貌,
探索特殊规整形貌的功能介孔材料的合成已成为当今材料学界的研究热点之 一。为此在本论文中我们选择有序介孔二氧化硅的形貌控制研究作为我们的研 究方向,探索既能在宏观上控制介孔材料生长,又能在微观上控制介孔分子筛 结构的新合成方法。这一方向同时涉及了仿生合成,纳米科学以及介孔材料科 学等几大热点领域,具有一定的理论和现实意义。
山东夫学硕士学位掩文

The ordered mesoporous silicas with particular morphology,such as sphere,rod, hexagonal rod,gyroid,fiber,and hollow tubule,were synthesized using cetylpyridinium chloride aS the template and formamide as the eosolvent.Scanning
temperature,acid concentration,and the addition of polar solvent were the
controlling factors in the morphology and nanostructure of the mesoporous materials.
The experimental results showed that the samples had hexagonal mesostructure analogous to MCM-41 and relatively narrow pore—size distributions 03m).Besides,
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