生物模板法结合溶胶-凝胶技术制备二氧化硅中空微球材料(英文)

生物模板法与溶胶凝胶技术的结合是实现无机中空微球材料快捷、高效制备的有效途径。本研究利用油菜花粉为模板,以正硅酸四乙酯为前驱体,通过溶胶-凝胶包裹的方法制备了二氧化硅中空微球。通过将二氧化硅溶胶吸附到花粉颗粒表面形成包裹层,再经过烧结处理将花粉模板去除的方法,可以方便地制备表面有一定特殊形貌的二氧化硅中空微球材料。利用扫描电子显微镜,电子能谱仪以及傅里叶变换红外光谱对花粉颗粒和所制备的二氧化硅中空微球进行表征。结果表明:利用花粉颗粒为模板,结合溶胶-凝胶方法可以成功制备具有特殊表面结构的无机中空微球材料,在这一过程中,物理吸附作用是主要的影响因素。     

单分散中空TiO_2纳米微球制备及光催化性能研究（英文）

采用阳离子聚苯乙烯(PS)微球为模板,以钛酸丁酯为前驱体经溶胶凝胶反应制备了TiO2/PS复合微球,并经高温煅烧得到单分散中空TiO2纳米微球。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)和紫外-可见分光光度计(UV-VIS DRS)对复合和中空微球的结构和光催化性能进行了表征。结果表明,经高温煅烧后TiO2中空微球尺寸相对于复合微球收缩了约25%,其粒径约为100 nm;中空微球壳层厚度可随钛酸丁酯用量而变化,壳层呈锐钛矿和金红石混晶结构,同时中空微球表现出比P25纳米TiO2更强的甲基橙光降解特性。     

Fabrication of Mono-dispersed Hollow Titania Nanospheres with Enhanced Photocatalytic Property

采用阳离子聚苯乙烯(PS)微球为模板,以钛酸丁酯为前驱体经溶胶凝胶反应制备了TiO2/PS复合微球,并经高温煅烧得到单分散中空TiO2纳米微球。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)和紫外-可见分光光度计(UV-VIS DRS)对复合和中空微球的结构和光催化性能进行了表征。结果表明,经高温煅烧后TiO2中空微球尺寸相对于复合微球收缩了约25%,其粒径约为100 nm;中空微球壳层厚度可随钛酸丁酯用量而变化,壳层呈锐钛矿和金红石混晶结构,同时中空微球表现出比P25纳米TiO2更强的甲基橙光降解特性。     

可溶性模板法制备块体泡沫金

在改性的二氧化硅微球表面直接镀覆具有自支撑性金层,采用类似粉浆浇注的方法将镀金的二氧化硅微球成形,再将成形热处理后的块体样品用氢氟酸去除二氧化硅模板,成功制备出圆柱体形状的泡沫金样品。建立了简便的二氧化硅模板法制备超低密度块体泡沫金的工艺,并对其制备工艺进行了研究。研究表明,化学镀金后SiO2微球表面的金沉积层厚度为100~200 nm;热处理后,化学镀金层的颗粒出现了明显的聚集长大现象;模板去除后金沉积层具有良好的自支撑性,获得的块体泡沫金样品由金空心球壳组成,圆柱体直径约2.3 mm,密度约0.6 g/cm3,孔隙率高达97%。     

不同烧结温度下中空羟基磷灰石微球的物相、组织与织构性能的研究

利用锂钙硼玻璃的原位转化反应制备了表面由介孔组成的中空羟基磷灰石(HAP)微球。研究了不同烧结温度对微球的物相、组织、织构等性能的影响。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、比表面积分析仪、压汞仪与化学分析方法研究了不同烧结温度下中空HAP微球的物性与特征。结果表明,所制备的微球由缺钙HAP组成。随着烧结温度的提高,微球的结晶性能提高,晶粒尺寸增加。烧结温度700℃时,缺钙HAP发生分解,生成磷酸三钙新物相。所制备的HAP微球(90℃热处理)球壳由2～40nm的介孔组成,平均孔径最小。随着烧结温度的提高,平均孔径增加。烧结温度900℃时,微球表面出现微米级的小孔。所制备的中空HAP微球(90℃热处理)的比表面积最大,总孔体积最大,随着烧结温度的增加,比表面积与总孔体积减少。调节烧结温度,可获得不同物相、表面形貌、比表面积、总孔体积与小孔孔径的中空HAP微球,有利于获得具有缓释速率可在一定范围内调节的生物医用材料。     

磷酸盐溶液原位合成羟基磷灰石中空微球

利用锂钙硼玻璃在磷酸盐溶液中的原位转化反应制备表面多孔的中空羟基磷灰石(HAP)微球。通过扫描电镜(SEM)、电子能谱(SEM-EDS)、X射线衍射(XRD)仪、和红外光谱(FTIR)仪分析微球的形貌和物相,研究与探讨中空HAP微球的形成与转化机制。结果表明：所制备的微球具有良好的中空结构;中空微球物相为包含B型碳酸根的缺钙羟基磷灰石,具有仿生性。600 ℃热处理后,微球球壳完全由包含碳酸根的缺钙羟基磷灰石晶体组成,并显示出一定的机械强度。在磷酸盐溶液中,锂钙硼玻璃表面原位生成Ca-P-OH水化物,并在玻璃表面原来Ca2+的位置沉积下来,形成微球壳,而由Li+和B3+占据的位置,因其溶出形成孔隙。这样的结构将有利于制备表面多孔的中空羟基磷灰石多孔贮库型药物释放系统的载体     

中国工程物理研究院 激光聚变研究中心，四川 绵阳 621900

以聚苯乙烯微球(PS)为模板,采用"种子-生长"法在聚苯乙烯微球表面直接镀覆具有自支撑性的金壳层,成形热处理去除PS模板,成功制备出空心微球结构圆柱形块体的泡沫金样品,并对其制备工艺进行了研究。研究表明:平均晶粒尺寸为4.6nm的金纳米粒子通过静电作用可成功粘附于交联聚苯乙烯微球(PS-DVB)表面。化学镀时以粘附的金纳米粒子为种子继续生长,沉积的金颗粒细小而致密,粒径主要分布于30～60nm,且微球表面金沉积层的包覆率高,包覆厚度70～90nm,PS模板去除后金沉积层具有良好的自支撑性。采用类似粉浆铸造工艺使gold/PS有孔隙地随机堆积成型,热处理去除聚苯乙烯模板后可成功获得圆柱体形状的泡沫金样品。制备的泡沫金由直径8～9μm的空心球壳组成,圆柱体直径约4mm,密度约1.5g/cm3,孔隙率高达92%。     

种子-生长法制备块体泡沫金

以聚苯乙烯微球(PS)为模板,采用"种子-生长"法在聚苯乙烯微球表面直接镀覆具有自支撑性的金壳层,成形热处理去除PS模板,成功制备出空心微球结构圆柱形块体的泡沫金样品,并对其制备工艺进行了研究。研究表明:平均晶粒尺寸为4.6nm的金纳米粒子通过静电作用可成功粘附于交联聚苯乙烯微球(PS-DVB)表面。化学镀时以粘附的金纳米粒子为种子继续生长,沉积的金颗粒细小而致密,粒径主要分布于30～60nm,且微球表面金沉积层的包覆率高,包覆厚度70～90nm,PS模板去除后金沉积层具有良好的自支撑性。采用类似粉浆铸造工艺使gold/PS有孔隙地随机堆积成型,热处理去除聚苯乙烯模板后可成功获得圆柱体形状的泡沫金样品。制备的泡沫金由直径8～9μm的空心球壳组成,圆柱体直径约4mm,密度约1.5g/cm3,孔隙率高达92%。     

CdS/TiO2复合空心微球的制备与表征

以自制的苯乙烯-丙烯酸共聚物(PSA)乳胶粒为模板,先在其表面上沉积一层CdS,再沉积一层Ti(OH)4,制得PSA/CdS/Ti(OH)4核壳复合结构的微球,核壳结构的微球经焙烧后得到CdS/TiO2复合空心微球.用XRD、TEM和SEM对样品的结构和形貌进行了表征.     

SiO_2引发剂的室温缩合合成及表面原位接枝聚苯乙烯

用Stber法合成了单分散的SiO2微球,然后通过表面改性和室温缩合反应,在SiO2微球表面引入偶氮基团,从而制备得到SiO2引发剂。利用该引发剂原位引发苯乙烯进行自由基聚合,在SiO2微球表面成功接枝上聚苯乙烯分子链(PS),从而制备得到SiO2-PS复合微球。研究结果表明:合成的SiO2微球和SiO2引发剂均具有良好的球形形态,其粒径分别为250 nm和280nm。SiO2引发剂原位引发苯乙烯聚合后,在SiO2微球表面接枝上厚度约为40 nm的聚苯乙烯壳层,其约占复合微球质量的32%,从而形成了以SiO2微球为核、以聚苯乙烯为壳的无机/有机杂化微球。     

SiO2空心球闭孔减反膜的制备及性能研究

目的 在获得光伏/光热用SiO2减反膜高透过率的同时,提高其抗划伤性能和耐候性。方法 以聚丙烯酸（PAA, Mw~3000）为模板制备具有核壳结构的SiO2,离心水洗去除PAA模板,形成SiO2空心球,接着将空心球分散于无水乙醇中形成溶胶,然后将该溶胶与酸催化溶胶混合,形成复合溶胶,最后经浸渍提拉成膜、烧结后,在载玻片上制得SiO2空心球闭孔减反膜。用透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）分别表征了空心球的微观结构和减反膜的表面形貌,利用紫外-可见分光光度计测试了减反膜的透过率,采用铅笔硬度测试和耐湿热测试（HAST）试验,分别检测了减反膜的抗划伤性能和耐候性。结果 TEM测试结果显示,制备的SiO2空心球结构完整,壁厚均匀。SEM图显示减反膜表面平坦。当SiO2空心球溶胶与酸催化溶胶的用量比例为9∶1时,减反膜透过率的峰值为98.1%,抗划伤硬度为5 H,经HAST试验后,其透过率为初始值的98.1%。结论 用离心水洗法去除PAA模板制备的空心球比烧结去除模板法的空心占比高,与酸催化溶胶混合后制得的SiO2空心球减反膜空隙率高、折射率低,从而其透过率得到提高。同时,减反膜闭孔结构使其表面致密平整,比开孔结构减反膜具有更高的抗划伤性能和耐候性,在户外太阳能光伏/光热玻璃表面减反方面具有重要的应用价值。     

Uniform TiO2–PANI composite capsules and hollow spheres

Here we demonstrated a simple and reliable method to prepare single or multiple core/shell structured capsules and then demonstrate how to produce single or multiple-layer hollow spheres. Those capsules or hollow spheres could be made of organic and/or inorganic functional materials depending on the experimental design. Core–shell composite capsules consisting of TiO₂–polyaniline (PANI) shell and polystyrene (PS) core were prepared by using core–shell structured sulfonated-PS spheres as templates. Aniline was polymerized in the shell of sulfonated-PS spheres. Since the PANI was in situ doped by sulfonic acid, the as-synthesized composite capsules had good conductivity. After PS cores were dissolved in solvent, hollow TiO₂–PANI spheres formed, which could be further calcined to produce mesoporous hollow TiO₂ spheres. The cavity size of the hollow spheres was uniform, at approximately 170 nm in diameter and with a shell thickness of 30 nm. The cavity size and the shell thickness can be synchronously controlled by adjusting the sulfonation reaction time of PS spheres. Scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, Fourier transform infrared spectroscopy and X-ray powder scattering were employed to characterize these as-prepared spheres.     

均相沉淀模板法制备纳米Y2O3空心球研究

以粒径约150 nm的碳球为模板,通过均相沉淀法制备出Y(OH)3/碳球复合微球,煅烧除去碳球模板,得到粒径约300 nm的纳米Y2O3空心球。通过傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和热失重分析(TG)以及X射线光电子能谱(XPS)等测试手段表征复合微球和纳米Y2O3空心球的形貌和结构。结果表明:空心球由立方晶系纳米Y2O3构成,粒径约为300 nm,壳厚度约为20 nm。     

Polymer-induced generation and characterization of electrophoretic properties of hollow TiOX nanospheres for electronic paper

Hollow TiO_X nanospheres have been successfully prepared using hollow core–double shell latex particles (poly(styrene-co-methyl methacrylate-co-butyl acrylate-co-methacrylic acid) (abbreviated in poly(St-co-MMA-co-BA-co-MAA)) as template, which involves the deposition of inorganic coating on the surface of hollow core–shell latex particles and subsequent removal of the latex by calcinations in air or ammonia gas. Ti(OBu)₄ was used as precursor for the preparation of hollow TiO_X nanospheres. TEM of white hollow core–double shell polymers particles with an aperture of approximately 225 nm displays the perfect characteristic hollow nanospheres structure of primary core–double shell particles. The formation of TiO_X was confirmed by XRD analysis and hollow structure of the particles was revealed by transmission electron microscopy (TEM). When the calcined temperature was at 800 °C, hollow TiO₂ nanospheres were arranged regularly with the diameter range of 130–170 nm. The electrophoretic properties were characterized by JS94J micro-electrophoresis apparatus. The electrophoretic mobility of white TiO₂ and black TiO hollow spheres in tetrachloroethylene were 1.09 × 10⁻⁵ and 3.12 × 10⁻⁵ cm²/V s, and the zeta potentials were 7.10 and 20.24 mV, respectively. The results show that white TiO₂ particles and black TiO hollow nanoparticles are suitable as electrophoretic particles and possess the application potential in the future electrophoretic display.     

介孔SiO2负载和包覆的纳米金属颗粒的制备与研究

制备了以SiO2为核、介孔SiO2为壳的核一壳颗粒负载纳米金属颗粒以及介孔SiO2壳层包覆SiO2负载的纳米金属颗粒。结果表明,十六烷基三甲基溴化胺（CTAB）作为模板剂,有助于介孔SiO2壳层包覆SiO2核的结构形成,介孔SiO2壳层的孔径方向垂直于SiO2核的表面;在聚乙烯吡咯烷酮（PVP）的稳定作用下,Pt纳米颗粒能均匀地分布在介孔SiO2壳层的表面。单分散SiO2颗粒经过3-氨丙基三乙氧基硅烷（APS）功能化后,可负载纳米金属颗粒。进一步研究表明,以SiO2负载纳米金属颗粒为核,NH3·H2O,乙醇和水为分散剂,CTAB为模板剂,正硅酸乙酯（TEOS）为硅源,还能制备介孔SiO2壳包覆SiO2负载的纳米金属颗粒,而且介孔SiO：壳层的厚度可通过TEOS的含量调节。     

Supermolecular template route to fabrication of well crystallized hollow antimony microspheres

1 Introduction The preparation of hollow spheres in the nanometer to micrometer scale is of particular interest due to their specific structure and wide applications in artificial cells[1], light-mass structured materials[2,3], catalysts[4], controlled re…     

模板法-脱合金制备低密度、分级多孔金及其电催化性能

本文提出了以模板法-脱合金复合方法制备低密度分级多孔金。在该方法中,以直径为700 nm的二氧化（SiO2）微球作为模板,通过化学镀的方法依次制备了Ag@SiO2和Au@ Ag@ SiO2核壳粒子,并通过冷压-烧结方法制备了Au@ Ag@ SiO2合金块材。通过连续改变腐蚀溶液,SiO2模板以及Ag元素从Au@ Ag@ SiO2合金中完全去除。将SiO2从Au@ Ag@ SiO2微球完全去除从而得到了大尺寸空心球壳（直径约为675 nm）,将Ag元素脱合金去除从而在球壳表面形成了许多小尺寸的孔结构（直径约为75nm）。TEM图像表明,块状金样品中的韧带由具有多晶特性的纳米晶粒组成。这种具有低密度1.1 g/cm3（相对密度为5.7%）和高表面积4.24 m2/g的分级纳米多孔金材料在碱性溶液中对甲醇电氧化具有优良的催化活性以及快速的传质速率,表明其在催化领域具有广阔的应用前景。     

尺寸可控空心碳球的水热合成

采用水热法,以糖类(葡萄糖、蔗糖、淀粉)为原料,制备了单分散的碳空心球,解决了水热条件下难以在较大范围内控制尺寸大小的问题,也可作为制备其它球形中空材料的模板。进一步通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X-射线粉末衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)对最终产物的形貌、组成进行表征。结果表明纳米碳空心球尺寸分布在3.0～6.5μm之间,表面含有官能团-OH,-C=O,COOH。