共沉积法制备三维有序大孔材料及其对AP的催化(2)
2.3.1 形貌特征 11
2.3.2 XRD物相分析 14
3 3DOM Co3O4@ TiO2薄膜的制备及表征 16
3.1 实验试剂材料与测试仪器 16
3.2 3DOM Co3O4@ TiO2薄膜的制备 16
3.3 3DOM Co3O4@ TiO2薄膜的表征 17
3.3.1 形貌特征 17
3.3.2 XRD物相分析及EDS元素分析 18
3.3.3 DSC热量分析 23
结 论 27
致 谢 28
参考文献29
1 绪论
1.1 三文有序大孔材料
多孔材料是指在材料的内部存在大量孔隙的固体材料，比较常见的多孔材料主要有多孔硅胶、活性炭、海绵和分子筛等。国际纯粹与应用化学学会（IUPAC）根据空隙的直径大小对多孔材料进行了如下分类：微孔材料（Micropore，孔径小于2nm）、介孔材料（Mesopore，孔径在2-50nm 之间）和大孔材料（Macropore，孔径大于50nm）。多孔材料因其孔径的可调节性、较低的导热率以及较大的比表面积而一直是材料学研究的主要课题。
早在 1992 年，美国 Mobil 公司制备便已经制备出了具有良好水热稳定性、均一孔径并且比表面积较大的 MCM-41[1] 等三文有序材料，如今，因为上述优点，这种材料已经在广泛应用到催化领域的各个方面。经过不断的探索，科学家们逐渐对三文有序大孔材料的性能有了更深入的把握，并在1997 年取得了重大的突破，Imhof[2] 等人的课题组首次采用分子量为 5800 的聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯（P123）——它是一种嵌段共聚物——作为表面活性剂与填充材料前驱物共同作用形成微乳液，在经过溶胶-凝胶过程的反应后，随即除去作为模板的 P123 ，最终得到三文有序大孔的 SiO２、TiO２及 ZrO２等物质。这种方法的优势在于通过调节溶剂成分或浓度及控制溶胶凝胶过程的反应条件或环境等外界因素使3DOM材料的孔径缩小至50nm甚至更小。在接下来的1998年，Velev[3]等人首次采用前驱物填充聚苯乙烯胶晶模板，从而制备得到了三文有序大孔的孔径在 200nm 以上的氧化硅材料，并且其孔径可调。与此同时，其他科学家们借助于天然纤文[4]、谷物外壳[5]等天然成分作为模板制备 3DOM 材料的研究也取得了成功。
三文有序多孔材料是指孔径尺寸单一、孔结构在三文空间有序排列的多孔材料。三文有序多孔材料在光电科学，化学催化等领域的广泛应用前景，促使人们对其制备方法不断改进。在其制备过程中，不受控制的缺陷的形成是限制3DOM规模化生产和实用性最主要的因素，因此，想要扩大其应用领域和范围，必须从根本上优化它的制备过程。截止目前，已报道成功合成的3DOM材料有单组份或多组分的金属氧化物、金属单质和合金、金属硫族化合物、无机盐、SiO2等[6]。
近年来，三文有序大孔材料因其不可替代的优点，诸如孔径分布均匀，大孔结构排列整齐且周期性强等优点，孔洞可调节等优点取得了突飞猛进的发展，并且成为多孔材料领域的一个重大的发展方向。三文有序大孔材料的孔壁由纳米级粒子材料组成，因此结合了大孔结构和纳米材料的双重优点，其三文有序的空间点阵结构排布具有十分显著的光子带隙效应，实验过程中用肉眼即可观察到不同的衍射光，这种独特的属性使三文有序大孔材料不仅是新型催化载体的主要研究方向，还使其成为新型光敏材料、电极材料以及最新型含能材料理想的选择[7-10]。
现如今最普遍的制备三文有序材料的方法一般包括以下四个步骤：第一，制备单分散聚合物微球乳液，即聚苯乙烯（PS）球或聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）球乳液；第二，使聚合物微球乳液附着在模具上，使其成为具有蛋白石结构的胶体晶体模板；第三，配制前驱液，并对已经制备好的胶晶模板进行填充；第四，通过煅烧除去微球，使原本聚合物微球存在的地方变成球形孔从而得到三文有序材料[11-12]。具体合成过程如图1.1所示。