介孔孔道中納米材料的合成

1、會計學(xué)1介孔孔道中納米材料的合成介孔孔道中納米材料的合成主要內(nèi)容一、研究背景四、前景及展望二、合成方法及策略合成納米粒子 合成納米線合成納米管三、實際應(yīng)用第1頁/共31頁 多孔材料 微孔材料(孔徑50nm)沸石(如：ZSM-5、TS-1等)硅膠、MCM-41、SBA-15等珊瑚、蜂窩狀獨石有序介孔材料 MCM-48SBA-15Sing KSW, Everett DH, et al., Pure & Appl. Chem.,1985,57(4):603-619研究背景第2頁/共31頁介孔材料合成機理Beck JS et al. JACS, 1992,114:10834-108優(yōu)點： 合成

2、的材料尺寸、形狀、維數(shù)均一可調(diào) 介孔材料孔徑在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，孔道形狀規(guī)整均勻有序，是理想的納米反應(yīng)器。Huo QS et al., Nature, 1994,368:317-321第3頁/共31頁介孔孔道中納米材料的合成方法 一步合成法： 在自組裝合成介孔材料的過程中引入納米材料的前驅(qū)體 兩步合成法： 對介孔材料進行后處理 （通過介孔孔道的吸附作用及孔道內(nèi)表面的Si-OH進行） 浸漬法 原位還原法 離子交換法 電化學(xué)沉積法 配位或共價嫁接 氣相嫁接法（如化學(xué)氣相沉積(CVD)）等 第4頁/共31頁介孔孔道中納米材料的合成策略前驅(qū)體介孔材料合成液 介孔材料合成液 +前驅(qū)體后處理無

3、保護消除 介孔孔壁或高溫焙燒化學(xué)氣相沉積無氧條件高溫?zé)峤獗Ｗo消除介孔孔壁第5頁/共31頁納米粒子特點1. 表面原子分布高，比表面積特別大3. 光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)及力學(xué)性能的改變催化應(yīng)用常用的納米粒子合成方法4. 氣相法（利用電弧，等離子體）1. 制備簡單2. 納米粒子尺寸均一可調(diào)3.特別適合大分子的多相催化反應(yīng)介孔孔道合成法優(yōu)點：第6頁/共31頁 Li L et al., Adv. Mater., 2004,16(13):1079-1082 納米Pd的合成方法：原位還原法特點：金屬高度分散，減少了貴金屬使用量第7頁/共31頁應(yīng)用于Heck偶聯(lián)反應(yīng)，Pd催化劑的用量是普通Pd用量的1/5 Pd/S

4、BA-15的HRTEM像Pd/SBA-15 的廣角XRD圖第8頁/共31頁Asefa T, Lennox RB, Chem. Mater., 2005,17(10):2481-2483方法：Ag催化的非電化學(xué)沉積法特點：合成高度分散的納米Au第9頁/共31頁應(yīng)用：多相催化，光學(xué)，電學(xué)領(lǐng)域硫醇保護脫除SBA-15后的納米Au的TEM像不采用硫醇保護脫除SBA-15后的納米Au的TEM像第10頁/共31頁納米線特點1. 獨特的光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)性能2. 空間的交聯(lián)結(jié)構(gòu)納米光學(xué)器件納米電子器件超高密度信息存儲常用的納米線合成方法1. 液相法（如金屬有機前驅(qū)體的熱解）2. 氣液固法（利用激光燒蝕）3.

5、有機前驅(qū)體的自組裝（平板印刷術(shù)）制備具有復(fù)雜網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)連接的納米線仍然是巨大的挑戰(zhàn)已知的介孔材料的孔道具有六方、立方及蟲孔狀等多種結(jié)構(gòu)第11頁/共31頁In2O3納米線的合成Yang HL et al., JACS, 2003,125:4724-4725方法：一步合成法特點：形成高度規(guī)整的單晶氧化銦納米線第12頁/共31頁六方In2O3納米線的TEM像100方向001方向100方向111方向311方向選區(qū)電子衍射（SAED）像立方In2O3納米線的TEM像第13頁/共31頁應(yīng)用：紫外可見激光器，檢測器，氣體傳感器 In2O3的廣角XRD圖體相In2O3In2O3納米線UV-Vis吸收譜對比圖第1

6、4頁/共31頁CdSe納米線的合成方法：電化學(xué)沉積法特點：可以有效的復(fù)制介孔孔道，得到連續(xù)的、 空間交聯(lián)的納米線Wang DH et al.，Angew. Chem. Int. Ed., 2004,43:61696173第15頁/共31頁應(yīng)用：半導(dǎo)體光電領(lǐng)域CdSe納米線111面的 TEM像及SAED像CdSe納米線的HRTEM像不同直徑的CdSe納米線的UV-Vis吸收譜第16頁/共31頁介孔材料合成液（手性模板劑） Co2+或Pt2+高溫下氧氣活化 再H2還原手性結(jié)構(gòu)的Co、Pt納米線的合成Che SA et al., Nature, 2004,429:281-284第17頁/共31頁潛在

7、應(yīng)用：生物傳感器 手性物質(zhì)的分離 病毒的殺滅等手性孔道中合成的 Co納米線TEM像手性孔道中合成的 Pt納米線TEM像計算機模擬圖像Wu YY et al., Nano Lett., 2004,4(12):2337-2342第18頁/共31頁Temperature controllerethylene合成納米碳管 納米碳管的合成（一）Zheng F et Al., Nano Lett., 2002,2(7):729-732方法：CVD方法（介孔中擔(dān)載的金屬作為催化劑）特點：易于控制納米碳管的形貌、尺寸的均一性第19頁/共31頁不同F(xiàn)e擔(dān)載量對CNT壁厚的影響介孔SiO2薄膜上生長的CNTs的S

8、EM像第20頁/共31頁納米碳管的合成（二）Urban M et al., Diamond and Related Materials, 2004,13: 13221326介孔材料合成液 無氧條件高溫?zé)峤夥椒ǎ何闯ケ砻婊钚詣┑慕榭撞牧现苯訜峤夥ㄌ攸c：操作簡單第21頁/共31頁現(xiàn)狀及展望目前的局限： 介孔材料的水熱穩(wěn)定較差，限制了這種方法的廣泛應(yīng)用。 對介孔材料的合成機理及溶致液晶相的了解不夠，還不能得到任意孔道結(jié)構(gòu)的介孔材料，限制了一些復(fù)雜結(jié)構(gòu)的納米材料的合成。 神奇的納米世界安裝到芯片中的納米激光器半導(dǎo)體壓電納米環(huán)可用于制造原子探針的新型納米硅片“千紙鶴”（ZnO納米線）第22頁/共31頁

9、1. 徐如人 龐文琴等，分子篩與多孔材料化學(xué)，科學(xué)出版社，20042. Sing KSW, Everett DH et al., Pure & Appl. Chem., 1985,57(4):603-6193. Beck JS et al., JACS, 1992,114:10834-1084. Huo QS et al. Nature, 1994,368:317-3215. Asefa T, Lennox RB, Chem. Mater., 2005,17(10):2481-24836. Li L et al., Adv. Mater., 2004,16(13):1079-10827

10、. Yang HL et al., JACS, 2003,125:4724-47258. Wang DH et al., Angew. Chem. Int. Ed., 2004,43:616961739. Che SA et al., Nature, 2004,429:281-28410. Wu YY et al., Nano Lette., 2004,4(12):2337-234211. Zheng F et Al., Nano Lette., 2002,2(7):729-73212. Zhu J et al., Chem. Phy. Lette., 2003,380:496502 13.

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12、73-57919. Zhao XG et al., J. Mater. Chem., 2003,13:399-40320. Vhae WS et al., J. Phys. Chem. B, 2004,108:11509-1150321. Zhao XG et al., Materials Letters, 2004,58:2152-215622. Wang XQ et al., Appl. Surf. Sci., 2005,243:151-15723. Shi KY et al., J. Phys. Chem. B, 2005,109:2546-255124. Eliseev AA et a

13、l., Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2004,272276: 1609161125. Ramesh P et al., J. Phys. Chem. B, 2005,109:1141-114726. Zheng GF et al., Chem. Mater., 2001,13:2240-2242參考文獻第23頁/共31頁第24頁/共31頁介孔材料合成機理Beck JS et al. JACS, 1992,114:10834-108優(yōu)點： 合成的材料尺寸、形狀、維數(shù)均一可調(diào) 介孔材料孔徑在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，孔道形狀規(guī)整均勻

14、有序，是理想的納米反應(yīng)器。Huo QS et al., Nature, 1994,368:317-321第25頁/共31頁介孔材料合成機理Beck JS et al. JACS, 1992,114:10834-108優(yōu)點： 合成的材料尺寸、形狀、維數(shù)均一可調(diào) 介孔材料孔徑在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，孔道形狀規(guī)整均勻有序，是理想的納米反應(yīng)器。Huo QS et al., Nature, 1994,368:317-321第26頁/共31頁Asefa T, Lennox RB, Chem. Mater., 2005,17(10):2481-2483方法：Ag催化的非電化學(xué)沉積法特點：合成高度分散

15、的納米Au第27頁/共31頁In2O3納米線的合成Yang HL et al., JACS, 2003,125:4724-4725方法：一步合成法特點：形成高度規(guī)整的單晶氧化銦納米線第28頁/共31頁應(yīng)用：半導(dǎo)體光電領(lǐng)域CdSe納米線111面的 TEM像及SAED像CdSe納米線的HRTEM像不同直徑的CdSe納米線的UV-Vis吸收譜第29頁/共31頁1. 徐如人 龐文琴等，分子篩與多孔材料化學(xué)，科學(xué)出版社，20042. Sing KSW, Everett DH et al., Pure & Appl. Chem., 1985,57(4):603-6193. Beck JS et a

16、l., JACS, 1992,114:10834-1084. Huo QS et al. Nature, 1994,368:317-3215. Asefa T, Lennox RB, Chem. Mater., 2005,17(10):2481-24836. Li L et al., Adv. Mater., 2004,16(13):1079-10827. Yang HL et al., JACS, 2003,125:4724-47258. Wang DH et al., Angew. Chem. Int. Ed., 2004,43:616961739. Che SA et al., Natu

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