介孔孔道中納米材料的合成

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1、介孔孔道中納米材料的合成SeminarI張敏指導教師：程謨杰研究員主要內容一、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、實際應用多孔材料微孔材料(孔徑<2nm)介孔材料(孔徑2-50nm)大孔材料(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-41MCM-48SBA-15SingKSW,EverettDH,etal.,Pure&Appl.Chem.,1985,57(4):603-619研究背景介孔材料合成機理BeckJSetal.JACS,1992,114:10834-108優(yōu)點：合

2、成的材料尺寸、形狀、維數均一可調介孔材料孔徑在一定范圍內連續(xù)可調，結構穩(wěn)定，孔道形狀規(guī)整均勻有序，是理想的納米反應器。HuoQSetal.,Nature,1994,368:317-321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表面的Si-OH進行）浸漬法原位還原法離子交換法電化學沉積法配位或共價嫁接氣相嫁接法（如化學氣相沉積(CVD)）等介孔孔道中納米材料的合成策略前驅體介孔材料合成液介孔材料合成液+前驅體后處理無保護消除介孔孔壁或高溫焙燒化學氣相沉積無氧條件高溫熱解保護消除介孔

3、孔壁合成納米粒子納米粒子特點1.表面原子分布高，比表面積特別大2.分散度高3.光學、電學、磁學及力學性能的改變催化應用常用的納米粒子合成方法1.固相法2.sol-gel法3.微乳液法4.氣相法（利用電弧，等離子體）制備簡單2.納米粒子尺寸均一可調3.特別適合大分子的多相催化反應介孔孔道合成法優(yōu)點：LiLetal.,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應用于Heck偶聯反應，Pd催化劑的用量是普通Pd用量的1/5Pd/SBA-15的HRTEM像Pd/SBA-15的廣角XRD圖納米Au的合成Asef

4、aT,LennoxRB,Chem.Mater.,2005,17(10):2481-2483方法：Ag催化的非電化學沉積法特點：合成高度分散的納米Au應用：多相催化，光學，電學領域硫醇保護脫除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像合成納米線納米線特點1.獨特的光學、電學、磁學性能2.空間的交聯結構納米光學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液相法（如金屬有機前驅體的熱解）2.氣液固法（利用激光燒蝕）有機前驅體的自組裝（平板印刷術）制備具有復雜網狀結構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構

5、In2O3納米線的合成YangHLetal.,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像應用：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CdSe納米線的合成方法：電化學沉積法特點：可以有效的復制介孔孔道，得到連續(xù)的、空間交聯的納米線WangDHetal.，Angew.Chem.Int.Ed.,2004,43:61

6、69–6173應用：半導體光電領域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還原手性結構的Co、Pt納米線的合成CheSAetal.,Nature,2004,429:281-284潛在應用：生物傳感器手性物質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WuYYetal.,NanoLett.,2004,4(12):2337-2342Temperaturecontrollerethylene合成納

7、米碳管納米碳管的合成（一）ZhengFetAl.,NanoLett.,2002,2(7):729-732方法：CVD方法（介孔中擔載的金屬作為催化劑）特點：易于控制納米碳管的形貌、尺寸的均一性不同Fe擔載量對CNT壁厚的影響介孔SiO2薄膜上生長的CNTs的SEM像納米碳管的合成（二）UrbanMetal.,DiamondandRelatedMaterials,2004,13:1322–1326介孔材料合成液無氧條件高溫