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漫谈“介孔二氧化硅的发展近况”

已有 11328 次阅读 2010-5-5 20:24 |个人分类:畅谈科研|系统分类:论文交流| 漫谈, 二氧化硅, 介孔硅, 发展近况

 

 

有机—无机硅混合材料在电化学领域日益受到关注。由于硅材料本身具有多种独特性能,可用于多个方面,如化学生物传感、电催化、长程电荷转移、固态电化学装置和光谱电化学领域等,此外在电化学技术领域,也用于表征材料的性能(渗透和识别特性、氧化还原性和质量传输率)。
多数无机有机混合硅材料都是以粉末或块状形态存在,先前的介孔硅薄膜的制备可追溯到二十世纪九十年代中期。人们通过溶胶溶液蒸发引导材料自组装(EISA)来制备这种介孔结构。虽然现在报道了多种方法,注射聚合物薄膜,在液/液或液/气界面自生长薄膜和激光脉冲沉积法等中,EISA仍是合成介孔硅薄膜的主要方法。同时功能性混合介孔薄膜也可通过EISA制备,大多数是存有表面活性剂的烷基硅和有机烷硅混合物的自组装共聚合的过程,产生的介孔结构的沉积物具有一系列的有机官能团。
近几年来,在实际应用中对介孔网的取向有很高的要求。科学家们在介孔相的组装上做了许多努力,其中 Aurelie Goux和Mathieu Etienne等人利用电压引导材料自组合技术(EASA)合成出了高定向介孔硅薄膜, 并通过FE-SEM和TEM技术表征了薄膜的结构和取向,特别是利用X射线衍射技术,在切线方向入射,表征了介孔硅薄膜的长程有序。通过调整时间及TEOS:CTAB的摩尔比探讨了制备介孔硅膜的范围,得出无聚集颗粒的薄膜可在稀溶液中制得,[TEOS]<125mM;CTAB/TEOS比<0.32, 同时短时间的沉积(10s)。
Emilie Sibottier, Stephanie Sayen等人利用两种混合硅源成功的制备了带有官能团的有序的介孔硅膜。利用CV和AFM技术表征了增加电沉积时间和提高施加电压值可得到较厚的介孔薄膜。随着薄膜厚度的增加,膜的渗透性下降。整个沉积过程被证明是两个连续的且有区别的过程,开始阶段是缓慢沉积一层薄膜,随后第二阶段是粗糙大孔结构薄膜的快速生长。
Takanori Maruo,Shunsuke Tanaka等人利用蒸镀的方法用TEOS为硅源制备了介孔硅膜,并用TMES对硅膜进行了后处理。薄膜具有蠕虫状不规则结构,扭曲的孔道平行于薄膜的表面。利用压缩和耐水性测试表明,TMES处理后的硅膜的力学强度和水热稳定性好于没经过处理的薄膜。TMES处理过的介孔硅膜的介电常数为1.5-1.7,此值使我们相信此种材料在低介电常数薄膜方面是一种很有前途的材料。
Haoguo Zhu, Byunghwan Lee等人用共组装的方法合成了含有纳米金颗粒的有序介孔硅材料。所谓共组装指纳米颗粒和介孔结构同时生长,所以称整个过程为共组装合成。通过对比三种去除表面活性剂的方法,溶液提取法,离子交换法和高温煅烧法,得出离子交换法移除表面活性剂效果最好。
参考:
1 Goux, A.; Etienne, M.; Aubert, E.; Lecomte, C.; Ghanbaja, J.; Walcarius, A. Chem. Mater. 2009, 21, 731–741.
2 Aurelie Goux; Mathieu Etienne; Emmanuel Aubert; Claude Lecomte; Jaafar Ghanbaja; Alain Walcarius. Chem. Mater. 2009, 21, 731–741
3 Emilie Sibottier; Stephanie Sayen; Fabien Gaboriaud; Alain Walcarius. Langmuir 2006, 22, 8366-8373
4 Takanori Maruo; Shunsuke Tanaka; Hugh W. Hillhouse; Norikazu Nishiyama a; Yasuyuki Egashira ; Korekazu Ueyama. Thin Solid Films 516 (2008) 4771–4776
5 Haoguo Zhu; Byunghwan Lee; Sheng Dai; Steven H. Overbury. Langmuir 2003, 19, 3974-3980


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