自组装合成石墨烯包覆粒径可控的三氧化二铁复合材料制备与应用研究(6)
目前中空结构制备主要有软模板法，硬模板法，表面沉淀法和纳米晶粒组装法，
软模板法主要是指以表面洗性剂或者两亲高分子为模板剂，在溶液中有机相和元机相物种之间的界面组装作用力，通过纳米自组装技术来合成有序的孔材料。根据所用的溶剂相的不同，可以细分为水体系和非水体系两类。在水体系合成方法中，Kapoor[37]等，用阳离子表面活性剂CTAB为模板剂，水合硫酸铈和硫酸锆为前驱物，合成了高度有序吹冰方结构的介孔复合氧化物。通过对反应条件，反应原料等的控制，可以制备出高热稳定性，高分散性，统一的孔径分布的材料，但是此法对于实验方法与原料使用要求高，不具有普适性，表面活性剂常用在该方法中，后期对于表面活性的去除过程较为复杂。
硬模板法是得用有序的纳米级别介孔材料作为硬模板，通过纳米复制技术得到其反孔结构。其中离子交换法是利用不同元素在不同条件下溶解度不同，先制备出前驱体，然后通过控制条件，将前驱体中元素离子更换，从而得到产物。Luo等[38]用离子交换法制备出中空的正吹冰面体形三氧化二铁，这种中空结构能够在材料充放电过程中提供一定的缓冲空间，减缓材料体积效应，而且中空结构能够提供额外的锂离子存储空间，从而有效的提高此种材料在锂电池中的能量密度和循环稳定性。Huang等[38]使用氧化锌作为前驱体，在硫化钠的水溶液中，加入少量氢硫基醋酸，最后用氢氧化钾溶解未反应的氧化锌，从而制备出中空的硫化锌纳米线。方法示意图如图所示。该种方法反应时间较长，但是制备出的形貌易于控制，且性能优越，但是工业生产难度较高。
表面沉淀法是在固定形貌的纳米材料表面沉积金属氧化物，再通过特定方法去除前驱结构材料，如复旦大学高滋研究小组[39]首先合成介孔碳小球，再以合成的碳小球为模板，合成各种金属氧化物，如氧化钛，氧化铝磷酸锆等。此种方法合成步骤复杂，碳小球的去除较为麻烦。
纳米晶粒组装法是首先合成金属氧化物的纳料晶，然后用修饰剂对其表面修饰，通过表面活性剂的协同作用，组装成具有孔结构的复合材料，煅烧除去杂质。Ba等[40]用此法合成了有序的介孔的氧化锡材料，在电化学上面有着重要价值。此法能够保持小尺度纳米材料的本身特性。
下一篇：碳点的合成表征及发光性能