1、1大 連 化 學 物 理 研 究 所 一 隊納米鑄造 （nanocasting)2大 連 化 學 物 理 研 究 所 一 隊納米鑄造納米鑄造 (nano-casting) 在納米的范圍內，選用一種具有特殊孔隙結構的材料作為模板，向其孔隙中引入目標材料的前軀體并使其在該模板的孔隙中發生反應，利用模板材料的納米限域作用，使前軀體在經過物理或化學反應后，最終得到微觀和宏觀結構可控的新型材料的一種方法。 納米鑄造（模板法）按照所用模板不同，可劃分為軟模板法和硬模板法兩大類。1 A.-H. Lu, F. Schth, Adv. Mater. 2006, 18, 1793180522肖義肖義. .多孔碳材

2、料的制備、表征及在光催化中的應用研究多孔碳材料的制備、表征及在光催化中的應用研究D.D.遼寧：遼寧師范大學，遼寧：遼寧師范大學，200820083大 連 化 學 物 理 研 究 所 一 隊軟軟 模模 板板 法法 (soft一一templating） 所謂“軟”模板法是指所用的模板劑結構相對較軟，主要是指有機分子或超分子，如表面活性劑或者生物大分子等。一般而言，軟模板劑與構成多孔骨架的物種（前體）之間要有較強的相互作用，從而使模板劑能與前體自組裝形成多種多樣、結構均一的有機-無機或有機-有機復合結構，再通過一定的辦法除去模板劑后，得到多孔材料。 軟模板法又可分水相合成法和溶劑揮發誘導自組裝法。4

3、大 連 化 學 物 理 研 究 所 一 隊水相合成法水相合成法模板劑溶解在水中，調節 溶液至恰當的PH值加入前體進行溶液化學 反應，經歷溶膠-凝膠過 程獲得沉淀調節到適當溫度，老化、 陳化處理過濾，洗滌，干燥采用焙燒、萃取、輻照、 微波消解等手段，除去模 板劑3 D.Grosso,G.Soler-Illia,F.Babonneau ect al. Adv. Mater. 2001,13,1085-108944張任遠功能性介孔材料的合成及其在催化中的應用張任遠功能性介孔材料的合成及其在催化中的應用DD上海：復旦大學，上海：復旦大學，201020105大 連 化 學 物 理 研 究 所 一 隊溶劑

4、揮發誘導自組裝溶劑揮發誘導自組裝5 D. Grosso, F. Cagnol , G. Soler-Illia ect al, Adv.Funct.Mater. 2004,14,309-322 6大 連 化 學 物 理 研 究 所 一 隊硬硬 模模 板板 法法 (soft一一templating） 硬模板法是使用預先制備好的多孔材料或納米晶作為模板，通過在原模板主體空隙中填充客體前驅物，經原位轉化而獲得反相復制結構的一種方法。由于硬模板提供了真正意義上的剛性的結構框架，具有良好的機械性能，可以進行精確的結構復制。7大 連 化 學 物 理 研 究 所 一 隊硬模板法機理硬模板法機理put cla

5、y ontoWood templatebakeunder airremovetemplatetemplatecompositeporous carbonInfiltrate precursor9 J. Lee, S. Han, T. Hyeon, Adv. Mater. 2006, 18, 207320948大 連 化 學 物 理 研 究 所 一 隊模板劑的選擇模板劑的選擇可控的形貌和結構。為了實現對制備材料形貌和結構上的 控制，要求模板劑本身合成時形貌結構要可控，現在最常 用的結構可控模板是有序介孔硅模板劑，根據需求它可以 制成面條狀、管狀、球狀、棒狀或者絲狀。除模板過程要簡單，并盡可能的使

6、模板去除完全，且不能 影響到目標產物的結構。現在常用的方法是用某些試劑溶 解、腐蝕模板，或者直接讓模板劑燃燒除去。9大 連 化 學 物 理 研 究 所 一 隊常用模板劑常用模板劑硅基介孔材料（如：SBA系、MCM系、MSU系等）碳基介孔材料（如：CMK系等）多孔金屬氧化物（如：多孔氧化鋁等）天然沸石蛋白質生物體10 A. Stein, Z. Wang, M. A. Fierke. Adv. Mater. 2009, 21, 26529310前體的選擇前體的選擇大 連 化 學 物 理 研 究 所 一 隊前軀體要容易導入(通常通過滲透)到模板的空隙中， 所以前軀體通常為氣體、液體或者是溶解度很大的

7、 固體，從而使前軀體可以對模板進行充分的填充。前軀體要比較容易轉變為目標產物，且在轉變的過 程中結構不能有太大的收縮。前軀體不能與模板劑進行化學反應。11大 連 化 學 物 理 研 究 所 一 隊常用前體常用前體制備多孔碳或多孔摻雜碳 酚醛樹脂、中間相瀝青、聚丙烯腈、糠醇、蔗糖、葡萄糖、木糖、乙烯、乙炔、丙烯、苯等。制備多孔的金屬氧化物或金屬 金屬的硝酸鹽、碳酸鹽、硫酸鹽、鹵鹽等。12大 連 化 學 物 理 研 究 所 一 隊制備實例制備實例SBA-15 在150oC下真空干燥12h取3 g (PNCl2)3在120oC下融化加入1g SBA-15 ,攪拌1h后冷卻到室溫在管式爐中，N2氣氛下

8、，加熱到120oC(10oC/h),恒溫1h將溫度升到700oC (10oC/h),恒溫20min后停止加熱，冷卻到室溫加入用丙酮稀釋的HF (4850 wt%)，劇烈攪拌1h過濾得P-N結構材料，用丙酮反復沖洗，干燥11 P. Mohanty , K. Landskron, J. Mater. Chem. 2009, 19, 2400240613大 連 化 學 物 理 研 究 所 一 隊小小 結結軟模板法動態模板結構可調前體必須可溶結構難預測硬模板法剛性模板精確復制模受模板限制結構調節困難14化物所一隊15化物所一隊16大連化物所大連化物所17ThankThank大連化物所大連化物所18Th

9、ankThank大大化化連連物物所所you19大 連 化 學 物 理 研 究 所 一 隊軟模板法主要機理軟模板法主要機理液晶模板機理協同作用機理棒狀膠束機理層折疊機理層褶皺機理電荷匹配機理20大 連 化 學 物 理 研 究 所 一 隊液晶模板機理液晶模板機理 表面活性劑的液晶相在加入無機反應物之前形成 表面活性劑的液晶相在加入無機反應物之后形成6 C.T.Kresge, M.E.Leonowicz, W.J.Roth ect al. Nature.1992,359,710-71221協同作用機理協同作用機理 a)多聚的硅酸鹽陰離子與表面活性劑陽 離子發生相互作用。b&c)在界面區域的硅酸根聚合改變了無機 層的電荷密度，使得表面活性劑的疏 水鏈相互接近，無機物種和有機物種 之間的電荷匹配控制表面活性劑的排 列方式。 d)膠束加速無機物種的縮聚過程和無機 物種的縮聚反應對