三维有序多孔金属氧化物的研究现状
时间:2018-03-28 10:46 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 多孔材料通常具有比表面积大、低介电常数、孔隙率高、低导热率和孔道结构大小可调等特点，在催化剂及载体、光子晶体、轻质及结构材料、电极材料、大分子吸附分离、纳米材料组装、生物化学、隔热隔音材料及光学器件等多个领域有着广泛的应用前景。近年来飞速发展的3DOM材料因其具有孔结构排列周期性强、孔径分布窄、大孔尺寸均匀可调及整体结构三文长程有序等优点已成为多孔材料领域的一个重要研究方向。多孔材料的合成主要还是在多孔硅及多孔金属氧化物上，他们的应用前景广泛，应用范围广，价值较大。20260 2005年，邬泉周，尹 强，廖菊芳[8]等人用硝酸盐、柠檬酸和乙醇/水按一定摩尔比配置成前驱物溶液, 采用胶晶模板法, 制备了3DOM金属氧化物材料。SEM观察表明, 材料中大孔有序排列, 大孔间由小孔相连, 形成三文规则的笼状网络结构。XRD 和TEM 测试表明, 大孔孔壁由具有纳米尺寸的金属氧化物粒子组成。实验表明, 加入乙醇、柠檬酸, 提高溶液对胶球润湿性[9], 改善溶液渗透能力, 避免粒子团聚, 有利于有序大孔结构的形成。这一研究表明, 根据硝酸盐的物理化学性质, 调整溶液组成, 选择合适的热处理温度, 能得到大孔排列有序、三文规整性好的大孔结构材料。此法具有原料易得, 操作简单的特点, 是3DOM 材料的一种新型高效制备路线。[10] 2013年，Wenchao Zhang[11]等人用胶晶模板法结合磁控溅射法制备了3DOMFe2O3/Al纳米含能薄膜，3DOM结构很大程度提高了Al和金属氧化物的接触面积，从而提高了薄膜的输出能量，达到2.83 kJ g−1。这种三文有序纳米含能薄膜在空间上有很好的均匀性，能很好地运用于MEMS领域，并极大地促进了纳米含能薄膜在各应用领域的发展。3DOMFe2O3/Al纳米含能薄膜制备各阶段的SEM图片如图1.1所示。 1.1 3DOM Fe2O3/Al纳米含能薄膜SEM图片 孙婷，樊惠玲，上官炬[7]等人以聚苯乙烯微球为胶晶模板制备了3DOM氧化铁，探讨了制备过程中的关键因素，如微球制备、胶晶模板组装、焙烧条件控制等因素对形成三文有序大孔材料的影响。其SEM显示，所制备的3DOM 氧化铁周期点阵排列规则有序、三文孔道结构规整均一。XRD 晶相分析表明所制备的材料为α－Fe2O3。采用热重仪对( 3DOM)α－Fe2O3脱硫剂的脱硫性能进行了评价，并与试剂α－Fe2O3进行了对比。结果表明: ( 3DOM)α－Fe2O3的反应性与硫容远远高于普通试剂α－Fe2O3。微球的粒径、模板的组装、焙烧速率都是制备3DOM Fe2O3脱硫剂的关键因素。 2012年，Wenhua Guo等人提出双层基底限制溶胶凝胶共沉积法制备3DOMSiO2材料。将玻璃-聚合物双层基底垂直放入硅酸盐溶胶与一定浓度聚苯乙烯的混合溶液中，PS胶晶模板形成的同时，硅酸盐前驱液也同时渗透到PS微球的缝隙中。通过煅烧移除胶晶模板，得到长程有序，尺寸均一的3DOM SiO2材料。结果表明该材料的收缩率仅为3%，极大地解决了溶胶凝胶法收缩率较大的问题。图1.2，1.3分别为3DOM SiO2制备流程及SEM图片。 1.2 3DOM SiO2流程图 1.3 3DOM SiO2的SEM图 1.3 国内外制备多孔硅的研究现状 由于多孔硅材料制备技术相对简单，价格低廉，而且还具有很多单晶硅所没有的优点，使得多孔硅成为近年来发展十分迅速的一种纳米材料，其应用领域也越来越宽泛。目前，多孔硅的应用发展主要涉及到湿敏元件，传感器，太阳能电池，光电器件，生物医学，含能材料等领域。但是多孔硅在应用方面仍存在着很多问题，例如多孔硅发光效率相对偏低，发光不稳定，这是现今多孔硅在实际应用中面临的主要障碍，还需要人们对多孔硅材料进行不断地，更加深入的研究。 (责任编辑：qin) |