SiO2中空球.doc

等教育 工学 下载文档收藏空心SiO2综述 窗体底端北京化工大学 陈兴田 陈劲春究采用反相微乳液法， 在首先合成纳米硫化镉 的基础上，在体系中原位合成 CdS/SiO2 复合材料，经过浓盐酸处理后，成功制 备出分散均匀的空心纳米 SiO2。其中纳米微球的粒径平均分布在 3050nm，层 得平均厚度为 16nm，空心部分的厚度大约在 10nm。 北京化工大学 王洁欣 文利雄 和平 陈建峰等以纳米碳酸钙颗粒为新颖的 无机模板剂， 硅酸钠为无机硅源， 通过溶胶-凝胶法形成 CaCO3/SiO2 的核壳结构； 随后通过高温煅烧、酸溶和干燥处理，合成出了具有高比表面积的球形纳米空心 二氧化硅粒子。 其中微球空心部分的粒径在 5060 nm 左右， 壁厚在 10nm 左右。 而 SiO2 壁上含有许多通道。 复旦大学材料科学系 邓字巍 陈 敏 周树学 游波 武利民等分别以分散聚 合和无皂乳液聚合方法制得的不同粒径聚苯乙烯(PS)微球为模板，以正硅酸乙酯 (TEOS)为前驱体，通过控制介质中氨水的初始体积，一步法制得了不同粒径的 单分散 SiO2 空心微球。可以通过改变 TEOS 的浓度来控制空球壁厚，一般随着 TEOS 浓度的增大，微球的壁厚与粒径也在增大，空心部分的粒径受 PS 模板粒 径大小的影响。 SatoshiHorikoshi YuAkaob TakuOgurac HidekiSakai MasahikoAbe NickSerponed 等先合成五种油包水的乳液， 分别在这五种乳液的存在下， TEOS 使 （正硅酸乙酯）在油/水界面上发生水解，合成软模板，最终在环己烷乳液（该 乳液最稳定）中合成 SiO2 空心球。空心球的粒径在 10020nm。球的壁厚受多种 因素的影响：水相 PH 值、反应时间、TEOS 的加入量等。 中 国 科 学 院 大 连 化 学 物 理 研 究 所 FeiTeng ZhijianTian GuoxingXiong ZhushengXu 等在非离子反相微乳液中合成了 SiO2 空心微球。其粒径可以在纳米 到微米范围内波动。空心部分的孔径以及 SiO2 层壁厚是随着反应原料的加入量 和加入方式而变化的。此方法采用的是 CdS 模板，最终用 HNO3 处理而形成中 空结构。 南开大学 HanZhang,XuZhang,XinlinYang SiO2/TiO2 双层空心微球体是通过 蒸流沉淀聚合与可控的溶胶-凝胶过程以及在空气中进一步的焙烧而形成的。第 二层的 SiO2 壁厚以及外层的 TiO2 的厚度是通过控制一连续的聚合反应以及钛酸 四丁酯（TBOT）的加入而进行简单控制的。其中双层的厚度是通过二甲基丙烯 酸乙二醇酯-甲基丙烯酸共聚物的层厚来调节的。 长春应用化学所 GuixiaLiu Guangyan Hong 等采用模板-调节方法首次合成了 SiO2/Y2O3 核壳材料与中空微球体。此合成方法中，以无定形 SiO2 为模板。这种 核壳结构的尺寸范围是 140nm180nm，Y2O3 的厚度为 2040nm。 吉林大学 TongjieYao QuanLin KaiZhang DengfengZhao HuiLv JunhuZhang BaiYang 等首先合成了 SiO2-PS（聚苯乙烯）核壳结构的夹层材料，接着使吡咯 单体通过化学聚合而在 PS 表面形成包覆。最终用 THF（四氢呋喃）将 PS 中间 层刻蚀掉，于是形成了含有可移动 SiO2 的“太空舱”胶囊中空结构。这种多层夹 心结构复材的粒径是可以通过控制吡咯单体的加入量来调节的。其粒径一般在 370445nm 之间波动。 吉 林 大 学 Yong-zhengZhu Yan-lingCao Zhi-huiLi JuanDing Jun-songLiu Yuan-binChi 等以 SiO2 微球体胶体晶体为模板，先后通过自组装、高温烧结、选 择性刻蚀等技术以及溶胶-凝胶过程，成功的将非密堆积面心立方晶体的 TiO2 接 枝到了最邻近的 12 个具有中空结构的 TiO2 晶体管上。 吉林大学 KaiZhang LinliZheng XuehaiZhang XinChen BaiYang 等采用乳液聚 合法制得了单分散 SiO2-聚合物核-壳结构的纳米微球。 通过用 3-甲基丙烯酸丙酯 改性 SiO2 纳米粒子，给 SiO2 表面覆盖了一层聚合物。这层聚合物的厚度取决于 单体的加入量以及接枝的 SiO2 纳米粒子、乳化剂的浓度、纳米粒子的尺寸。聚 合物的厚度在一个较宽的范围内变动。 吉林大学 ChunleiWang JuntaoYan XuejunCui HongyanWang 等采用静电吸引 的方法合成了 PSFe3O4SiO2 复合材料纳米粒子。其中 SiO2 带负电，PS 带正 电。最终通过煅烧的方法除去 PS 层而合成了具有大孔洞的中空混合微球体。其 中孔洞的直径大约为 3.55.5nm。 北京理工大学 Jian-FengChen Jie-XinWang Run-JingLiu LeiShao Li-XiongWen 等采用了一种形态与尺寸均比较合适的 CaCO3 纳米粒子作为无机物模板，通过 Na2SiO3 的水解，在 CaCO3 表面形成一种连续的 SiO2 涂层，进而形成了一种核壳结构。最终经过高温煅烧并且将 CaCO3 在稀盐酸溶液中溶解的方法获得了中 空 SiO2 微球体。这种微球体的粒径在 70-100nm，SiO2 层得厚度在 10nm 左右。 日 本 YufangZhu EmanuelKockrick ToshiyukiIkoma NobutakaHanagata and StefanKaskel 等以胶体 C 微球体为模板，合成了一种具有较大介孔的中空微球。 球的外层是 SiO2 层，内层是 Fe3O4 核。该种中空球的粒径在 900nm 左右，而介 孔 SiO2 层的厚度大约为 100nm。 该方法首先是在吸附有 Fe 的 C 胶体微球体表面 然后再 550的高温下焙烧， 最终在 5%H2 以及 95%Ar 氛围中的 覆盖一层 SiO2， 350的环境中处理，最终形成中空微球体。 新加坡国立大学 Dan Ping Wang and Hua Chun Zeng 等通过可控的分子自组 装、模板增长、聚合以及同种种子增长的方法，利用金属氧化物 TiO2，以及 SiO2 和 PAN（聚苯胺）作为起初的反应原料来合成中空微球。多功能化的油酸盐表 面活性剂将 TiO2 保护了起来，从而为苯胺在 SiO2 中间层的表面聚合提供了反应 起始点。TiO2 在 PAN 壳的内表面沉积从而形成了第二种材料相，它同时又作为 最初的纳米原料，通过分子自组装在聚苯胺表面而形成 TiO2 壳。借助分子自组 装的方法，已经合成了六种具有复杂结构的核-壳结构中空微球（SiO2/TiO2 ， SiO2/TiO2/PAN， 2/TiO2/PAN/ TiO2， 2/PAN， 2/ PAN/ TiO2 和 TiO2 /TiO2） SiO TiO TiO 。 采用分散聚合的方法制备了粒径约为的 1.5um 的 SiO2PS 复合粒子 方法： SiO2 溶胶，水，AIBN，VP 和一半的苯乙烯 St，一半的 DAC 和一半的无水乙醇，加入到带有搅拌器，温度计，冷凝管的 250 mL 四颈烧瓶中。通入 N2，30min，除去烧瓶中的氧气。 然后加热到 65，反应 1.5h，再加入另一半的 St，EtOH 和 DAC。 共反应 24h， 冷却到室温备用。 根据需要调节反应条件， 可以得到不同形态的复合粒子。 制 备 空心 SiO2airSiO2 微球 的 典型 配方如 下 :带 正电 荷 的 SiO2PS 核-壳粒子分散液，一定量的氨水和 TEOS 乙醇溶液加 入到四颈烧瓶中，室温搅拌 0.5h，然后加热到 50，继续搅拌 1.5h，得到空心微球 合成复合微球体系：带正电荷的 SiO2PS 核-壳粒子分散液，氨水和 TEOS 乙醇 溶液 考察因素： DAC 用量增多可以使表面粗糙化，单体/SiO2 质量比使颗粒直 径增加但会使表面 SiO2 含量下降，氨水的增加可以使空微球 的数目增加，TEOS 用量增加会使表面粗造化。PVP 的用量减 少时会使 SiO2PS 颗粒直径增大 壳层性质： 颗粒直径 1um 左右 硅源： 正硅酸乙酯 武汉工程大学学报，吉钰纯，SiO2 空心球的制备与表征 方法： 采用溶胶-凝胶法制备SiO2/PS复合微球, 并用高温煅烧的方法来除 去PS, 以获得空心SiO2 微球。 合成复合微球体系：水，异丙醇，PS水溶液，氨水，TEOS 考察因素： 考察了pH值和TEOS用量对SiO2/PS复合微球包覆效果的影响。得 出pH大于10以及TEOS用量较少时为0.23g包覆效果比较好。 壳层性质： 所得SiO2 空心球的壁厚在20 50 nm, 球形度及规整性较好, 球径 大小比较均一、约为2.5-3um。 硅源： 正硅酸乙酯 TEOS 材料开发与应用，王吉会，SiO2空心微球的制备与表征 方法： 以自制的微米级碳酸钙颗粒为模板，正硅酸乙酯为硅源，以十六 烷基三甲基溴化胺(CTAB)表面活性剂为介孔导向剂, 在氨水的催 化作用通过溶胶-凝胶方法合成出 C aCO3 /SiO2 核壳结构；随后通 过高温煅烧、酸浸和干燥处理，制备出圆形度高、分散性好、结 构 完 整 的 微 米 级 SiO2 空 心 球 。 C aCO3CaO + CO2 CaO +2HClCaCl2+H2O 合成复合微球体系：无水乙醇，碳酸钙颗粒，CTAB，氨水，TEOS 壳层性质： SiO2 空心微球的粒径为 2 5um, 壳层厚度为 0.42 0.85um, 比表面 积为 554.01m2 /g, 最可几孔径为 1.7nm, 抗压强度在 20 30M Pa 之间，圆形度高、分散性好、结构完整。 硅源： 正硅酸乙酯 应用催化B：环境，韦兆，Ag修饰的SiO2/TiO2复合微球空壳的合成，表征与光催 化 方法： 以PVP功能化的聚苯乙烯为模板，正硅酸乙酯为硅源，四丁基太 酸盐为钛源， 通过溶胶-凝胶方法合成出SiO2/TiO2复合微球空壳结 构 合成复合微球体系：PVP功能化的PS，氨水，乙醇，TEOS 壳层性质： 直径为220nm的PS球直径为250-260nm的PS/SiO2复合微球直 径为270-280nm的PS/SiO2/TiO2复合微球，SiO2空壳厚度大约为 16nm，SiO2/TiO2空壳厚度大约为25nm SiO2空壳的比表面积为453.87m2/g, SiO2空心微球的粒径为200nm 硅源： 正硅酸乙酯 材料研究公告，李飞，纳米级ZnO/SiO2核壳结构及纳米级SiO2空球的合成与表征 方法： 以Zn(Ac)22H2O和CTAB（C19H42BrN）合成的ZnO纳米颗粒作为 模板，采用溶胶-凝胶法合成ZnO/SiO2核壳结构。ZnO/SiO2核壳结 构和SiO2壳层是同时形成的。盐酸溶解ZnO从而制得空壳 合成复合微球体系：乙醇，氨水，ZnO纳米颗粒，TEOS 壳层性质： ZnO的平均粒径为60nm，球形度类球，SiO2壳层厚度为10nm 硅源： 正硅酸乙酯 Materials Letters，Yang-Su Han，立方硅颗粒的合成 方法： 通过 FeCl3 盐与 NaOH 反应制备出 Fe2O3 分子模板， 经两步在 Fe2O3 分子模板表面水解出 SiO2，硅源为正硅酸乙酯，Fe2O3 分子模板 浸入酸溶液中除去 合成复合微球体系：乙醇，氨水，Fe2O3 分子模板,TEOS 壳层性质： SiO2壳层厚度大致为50nm，SiO2空球颗粒直径大约为500nm BET方程：核壳比表面积为34.8m2/g，孔的比表面积为261.0 m2/g Langmuir方程： 核壳比表面积为47.2 m2/g， 孔的比表面积位357.2 2 m /g 硅源： 正硅酸乙酯 以酵母细胞壁为模板制备空的SiO2颗粒 方法： 用塞里维辛酵母细胞的细胞壁作为生物模板，硅源来