多孔金属氧化物的制备方法简述

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1、《材料合成与制备》课程论文多孔金属氧化物的制备方法简述摘要：多孔晶体由于其结构的多样性，使得它在气体分离、多孔电极、储存介质等方面有着广泛的应用。吸引了越来越多的科学工作者从事这方面的研究与开发，其中多孔金属氧化物的制备得到了广泛的重视并取得了一定的成果。本文在简要介绍多孔材料的基本概念的基础上综述了近年来一些制备多孔金属氧化物的方法。关键词：多孔材料；制备方法；金属氧化物1前言由于多孔材料具有密度小、空隙率高、比表面积大和对气体有选择透过性等特性，因而它们成为当前材料科学中发展较为迅速的一种材料。多孔材料在半个世纪以来的发展一直围绕在其三大传统领域的需要：

2、吸附材料、催化材料、离子交换材料。随着材料科学领域上的交叉渗透的日益深入，使得多孔材料在微电子、分子器件等先进材料里具有巨大潜力[1]。越来越多的科学工作者对多孔材料的表征方法和制备方法进行了系统深入的研究，金属氧化物介孔物质的研究呈现出蓬勃发展的景象，也取得了一定的成果。本文在简要介绍多孔材料的基本概念的基础上综述了近年来国内外一些制备多孔金属氧化物的方法。2多孔材料的基本概念2.1多孔材料的分类及结构特点无机多孔材料可以是晶体的或无定形的，被广泛地应用于吸附剂、多相催化、载体和离子交换剂等领域，其空旷结构和巨大的表面积加强了它们的催化和吸附的能力。根据I

3、UPAC的定义自由孔道小于2.0nm的材料为微孔分子筛，介于2.0～50nm之间的为介孔分子筛，大于50nm第5页.共6页《材料合成与制备》课程论文的为大孔分子筛。根据孔在空间的排列分布特征，介孔材料可分为无序和有序两种，前者的孔径分布较宽，孔型形状复杂、不规则，且不相互连通，常常采用圆柱形、平板形及细颈形状或墨水瓶状，细颈处相当于孔间通道。按孔形可将孔分为通孔、闭孔。1.1多孔材料的应用多孔材料的研究己经取得了一定的进展，实现了孔径可调、比表面积可控、表面化学性质可调、具有高热稳定性、高效催化活性、高耐腐蚀性和高耐磨性。孔径的可扩性拓宽了多孔材料的应用范围

4、，可用于气体分离、非混合性流体的分离、化学过程的催化膜、高速电子系统的衬底材料、光学通讯材料的光驱体、高效隔垫材料、燃料电池的多孔电极、电池的分离介质和电极、燃料包括天然气和氢气的储存介质、选择吸收剂、可重复使用的特殊型过滤装置等多孔材料的表征[2-4]。1.2多孔材料的表征特点近五十年来，多孔材料的分析方法有了飞速发展。其分析方法可大致分为三大类：（1）衍射、（2）光谱、（3）显微技术。由于计算机技术的飞速发展，这些分析手段大都可以应用计算机进行模拟计算，使得分析质量和速度大大地提高了。对于多孔材料性质表征主要包括骨架部分和孔穴部分。其中骨架部分包含材料的

5、结构、化学组成、杂质、缺陷。而孔穴主要包括孔径、孔体积、比表面积、孔径分布、孔形等。2多孔氧化物的制备方法2.1水热及溶剂热法水热法，又称热液法，是指在密闭的高压釜中，用水或有机溶剂作反应介质，在温度>100℃和压力>0.1MPa的压热条件下，进行水热晶体生长、水热合成(或水热反应、水热沉淀)、水热晶化、水热分解、水热氧化、水热处理的一种方法。在水热法的基础上，将水换成有机溶剂，利用在有机溶剂体系下设计新的合成反应来制备材料的方法称为溶剂热技术[5]。HongminChen等人[6]以尿素、氨基乙酸、FeCl3·6H2O为原料，水热合成了多孔α-Fe2O3纳

6、米球。并对水热条件（温度、时间）多孔α-Fe2O3纳米球进行了详细的探讨。发现水热温度为160℃时间、10h时合成的纳米球为10nm，孔径为4nm左右。由于其特殊的形貌结构使得产物对乙醇具有良好的敏感性。JinsooParka等人[6]以Co(NO3)2·6H2O为钴源，以十二烷基磺酸钠为表面活性辅助剂在180℃的条件下采用溶剂热反应4h成功合成了直径为200nm~300nm大小均匀的Co3O4纳米空心球，并对产物的气敏性进行了探究。发现由于其特殊的结构使得其对甲苯和丙酮蒸汽有着较好的敏感性，在传感器上有着广泛的应用。水热及溶剂热法为各种前驱物的反应提供了一

7、个在常温条件下无法得到的、特殊的物理化学环境[7]。第5页.共6页《材料合成与制备》课程论文1.1溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法(Sol-gel)是最近几年发展起来的用于制备多孔材料的一项新技术。其基本原理是将无机盐或金属醇盐水解，然后使溶质聚合凝胶化，或者在金属无机盐的水溶液中加入一定量的有机酸作配体，以无机酸碱调节体系的pH值，让其缓慢蒸发得到凝胶，再将凝胶干燥、焙烧，最终得到纳米粉体[8]。PiyaOuraipryvan等人[9]以乙酰丙酮和甲氧丙醇镁为原料在十二烷胺的环境下采用溶胶-凝胶法成功合成了介孔组装的MgO的纳米颗粒。并用XRD、TEM、氮气吸附脱

8、附等测试手段对产物进行表征，介孔MgO纳米颗粒的比表