膠體晶體模板法制備三維有序大孔材料.pdf

1、三維有序大孔（3DOM）材料具有均一有序的大孔孔道，在催化劑、催化劑載體、吸附分離及光子晶體等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。3DOM材料主要采用膠體晶體模板法制備，具有豐富的研究空間，本論文以制備方法的改進(jìn)和新材料的合成為研究目標(biāo)。 采用無(wú)皂乳液聚合法和St？ber法分別制備了粒徑為296nm、480nm的聚苯乙烯膠體微球及粒徑為540nm的Si0<,2>膠體微球，并將膠體微球組裝為膠體晶體。所組裝的膠體晶體具有面心立方（fcc）的有

2、序結(jié)構(gòu)，以其為模板制備了三維有序大孔SiO<,2>、TiO<,2>、CeO<,2>、ZrO<,2>、磷鉬酸（PMo<,12>）負(fù)載的雜化材料PMo<,12>-SiO<,2>及有序大孔炭材料。通過(guò)SEM、XRD、低溫N<,2>吸附測(cè)試等手段對(duì)制備的3DOM材料的形貌、孔壁組成及其孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。上述材料的表面都具有六方有序的大孔排列形式，通過(guò)對(duì)材料斷面或缺陷的SEM觀察，證明大孔材料的孔結(jié)構(gòu)為模板有序結(jié)構(gòu)的反復(fù)制，具有三維有序的大孔結(jié)

3、構(gòu)。 將正硅酸甲酯與鈦酸四丁酯分別配制成溶膠，再填充到聚苯乙烯模板間隙中，原位凝膠后，通過(guò)焙燒去除模板后制備了3DOM SiO<,2>、TiO<,2>。3DOM SiO<,2>孔徑為240nm，相對(duì)于微球其收縮率19％，具有Ⅳ型等溫線，BET比表面積為79.34m<'2>／g，孔壁由無(wú)定形Si02構(gòu)成。3DOM TiO <,2>孔徑為220nm，收縮率26％，銳鈦礦晶型，晶粒直徑為24.1nm。以硝酸鈰為前驅(qū)物，通過(guò)與檸檬酸的配

4、合作用，規(guī)避其低熔點(diǎn)對(duì)形成3DOM結(jié)構(gòu)的不利因素，制備了3DOM CeO <,2>。3DOM CeO <,2>大孔排列緊湊，孔徑250nm， 收縮率16％，具有立方晶相，粒徑為10.8nm，其BET比表面積為96.08m<,2>／g。以熔點(diǎn)較高的氧氯化鋯為前驅(qū)體，制備了3DOM ZrO<,2>，其孔徑及孔徑收縮率分別為330nm、31％，單斜晶相，粒徑為27.8nm，BET比表面積為37.23m<'2>／g。將Keggin結(jié)構(gòu)的

5、磷鉬酸負(fù)載到3DOM SiO<,2>載體上，制備了雜化材料3DOM PM<,O12>-SiO<,2>。負(fù)載后，由于磷鉬酸質(zhì)子與SiO<,2>表面羥基的縮合脫水作用而使磷鉬酸的熱穩(wěn)定性提高，經(jīng)歷500℃焙燒后其Keggin結(jié)構(gòu)仍然保持。 以葡萄糖為前驅(qū)物填充SiO<,2>膠晶模板的間隙，炭化后，采用HF溶去模板得到3DOM炭材料。其孔徑及孔徑收縮率分別為510nm和5.6％。大孔孔壁上存在孔徑以2～10nm為主的中孔孔隙。比表面積達(dá)