溶胶-凝胶伴随相分离制备SiO2多孔块体

郭兴忠 ,  李文彦 ,  朱阳 ,  中西和樹 ,  金森主祥 ,  杨辉

引用本文: 郭兴忠, 李文彦, 朱阳, 中西和樹, 金森主祥, 杨辉. 溶胶-凝胶伴随相分离制备SiO2多孔块体[J]. 物理化学学报, 2013, 29(03): 646-652. doi: 10.3866/PKU.WHXB201212252 shu
Citation:  GUO Xing-Zhong, LI Wen-Yan, ZHU Yang, NAKANISHI Kazuki, KANAMORI Kazuyoshi, YANG Hui. Macroporous SiO2 Monoliths Prepared via Sol-Gel Process Accompanied by Phase Separation[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2013, 29(03): 646-652. doi: 10.3866/PKU.WHXB201212252 shu

溶胶-凝胶伴随相分离制备SiO2多孔块体

  • 基金项目:

    浙江省重点创新团队项目(2009R50010)资助 (2009R50010)

摘要:

以正硅酸甲酯(TMOS)为前驱体, 0.01 mol·L-1盐酸(HCl)为催化剂, 环氧丙烷(PO)为凝胶促进剂, 粘均分子量(Mv)为10000的聚氧化乙烯(PEO)为相分离诱导剂, 采用溶胶-凝胶伴随相分离制备SiO2多孔块体材料,利用差热分析(DTA)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、汞压、N2吸附/脱附等测试技术对所制得的SiO2多孔块体进行了表征, 探讨了环氧化物调控溶胶-凝胶以及PEO诱导相分离机理. 结果表明, 加入PEO能诱导SiO2凝胶发生相分离, 当PEO/TMOS摩尔比为0.0018时, 可以获得共连续多孔结构的SiO2块体材料, 其大孔孔径分布在1-3 μm之间, 比表面积达719 m2·g-1, 孔体积为0.48 m3·g-1. 环氧丙烷因其环氧原子的强亲核性和不可逆的开环反应, 促进溶胶-凝胶转换, 同时借助吸附在SiO2低聚物上的PEO诱导SiO2凝胶相分离, 从而制备共连续大孔及骨架结构的多孔块体.

English

    1. [1]

      (1) Gawel, B.; Gawel, K.; Øye, G. Materials 2010, 3, 2815. doi: 10.3390/ma3042815

      (1) Gawel, B.; Gawel, K.; Øye, G. Materials 2010, 3, 2815. doi: 10.3390/ma3042815

    2. [2]

      (2) Liew Kai Hoa, M.; Lu, M. H.; Zhang, Y. Adv. Colloid InterfaceSci. 2006, 121, 9. doi: 10.1016/j.cis.2006.05.029(2) Liew Kai Hoa, M.; Lu, M. H.; Zhang, Y. Adv. Colloid InterfaceSci. 2006, 121, 9. doi: 10.1016/j.cis.2006.05.029

    3. [3]

      (3) Alemán, J.; Chadwick, A. V.; He, J.; Hess, M.; Horie, K.; Jones,R. G.; Kratochv?l, P.; Meisel, I.; Mita, I.; Moad, G.; Penczek, S.;Stept, R. F. T. IUPAC Recommendations 2007, 1812.(3) Alemán, J.; Chadwick, A. V.; He, J.; Hess, M.; Horie, K.; Jones,R. G.; Kratochv?l, P.; Meisel, I.; Mita, I.; Moad, G.; Penczek, S.;Stept, R. F. T. IUPAC Recommendations 2007, 1812.

    4. [4]

      (4) Rouquerol, J.; Avnir, D.; Fairbridge, C.W.; Everett, D. H.;Haynes, J. H.; Pernicone, N.; Ramsay, J. D. F.; Sing, K. S.W.;Unger, K. K. Pure Appl. Chem. 1994, 66 (8), 1739. doi: 10.1351/pac199466081739(4) Rouquerol, J.; Avnir, D.; Fairbridge, C.W.; Everett, D. H.;Haynes, J. H.; Pernicone, N.; Ramsay, J. D. F.; Sing, K. S.W.;Unger, K. K. Pure Appl. Chem. 1994, 66 (8), 1739. doi: 10.1351/pac199466081739

    5. [5]

      (5) Gates, B.; Yin, Y. D.; Xia, Y. N. Chem. Mater. 1999, 11 (10),2827. doi: 10.1021/cm990195d(5) Gates, B.; Yin, Y. D.; Xia, Y. N. Chem. Mater. 1999, 11 (10),2827. doi: 10.1021/cm990195d

    6. [6]

      (6) Kato, M.; Sakai-Kato, K.; Toyo'oka, T. J. Sep. Sci. 2005, 28,1893.(6) Kato, M.; Sakai-Kato, K.; Toyo'oka, T. J. Sep. Sci. 2005, 28,1893.

    7. [7]

      (7) Nakanishi, K.; Tanaka, N. Accounts Chem. Res. 2007, 40, 863.doi: 10.1021/ar600034p(7) Nakanishi, K.; Tanaka, N. Accounts Chem. Res. 2007, 40, 863.doi: 10.1021/ar600034p

    8. [8]

      (8) Svec, F.; Huber, C. G. Anal. Chem. 2006, 78 (7), 2101.(8) Svec, F.; Huber, C. G. Anal. Chem. 2006, 78 (7), 2101.

    9. [9]

      (9) Wu, P. G.; Xie, P. C.; Imlay, K.; Shang, J. K. J. Am. Ceram. Soc.2009, 92 (8), 1648.(9) Wu, P. G.; Xie, P. C.; Imlay, K.; Shang, J. K. J. Am. Ceram. Soc.2009, 92 (8), 1648.

    10. [10]

      (10) Khimich, G. N.; Rakhmatullina, E. N.; Slabospitskaya, Y. M.;Tennikova, T. B. Russ. J. Appl. Chem. 2005, 78 (4), 617. doi: 10.1007/s11167-005-0354-4(10) Khimich, G. N.; Rakhmatullina, E. N.; Slabospitskaya, Y. M.;Tennikova, T. B. Russ. J. Appl. Chem. 2005, 78 (4), 617. doi: 10.1007/s11167-005-0354-4

    11. [11]

      (11) Nishihara, H.; Iwamura, S.; Kyotani, T. J. Mater. Chem. 2008,18, 3662. doi: 10.1039/b806005c(11) Nishihara, H.; Iwamura, S.; Kyotani, T. J. Mater. Chem. 2008,18, 3662. doi: 10.1039/b806005c

    12. [12]

      (12) Yuan, X. Y.; Xu, S.; Lü, J.W.; Yan, X. B.; Hu, L. T.; Xue, Q. J.Microporous Mesoporous Mat. 2011, 138, 40. doi: 10.1016/j.micromeso.2010.09.033(12) Yuan, X. Y.; Xu, S.; Lü, J.W.; Yan, X. B.; Hu, L. T.; Xue, Q. J.Microporous Mesoporous Mat. 2011, 138, 40. doi: 10.1016/j.micromeso.2010.09.033

    13. [13]

      (13) Deng, Q. L.; Li, Y. L.; Zhang, L. H.; Zhang, Y. K. Chin. Chem.Lett. 2011, 22, 1351. doi: 10.1016/j.cclet.2011.05.044(13) Deng, Q. L.; Li, Y. L.; Zhang, L. H.; Zhang, Y. K. Chin. Chem.Lett. 2011, 22, 1351. doi: 10.1016/j.cclet.2011.05.044

    14. [14]

      (14) Nakanishi, K. J. Porous Mater. 1997, 4 (2), 67. doi: 10.1023/A:1009627216939(14) Nakanishi, K. J. Porous Mater. 1997, 4 (2), 67. doi: 10.1023/A:1009627216939

    15. [15]

      (15) Nakanishi, K. Bull. Chem. Soc. Jpn. 2006, 79 (5), 673. doi: 10.1246/bcsj.79.673(15) Nakanishi, K. Bull. Chem. Soc. Jpn. 2006, 79 (5), 673. doi: 10.1246/bcsj.79.673

    16. [16]

      (16) Kanamori, K. J. Ceram. Soc. Jpn. 2012, 120 (1), 1. doi: 10.2109/jcersj2.120.1(16) Kanamori, K. J. Ceram. Soc. Jpn. 2012, 120 (1), 1. doi: 10.2109/jcersj2.120.1

    17. [17]

      (17) Jinnai, H.; Nakanishi, K.; Nishikawa, Y.; Yamanaka, J.;Hashimoto, T. Langmuir 2001, 17, 619. doi: 10.1021/la000949z(17) Jinnai, H.; Nakanishi, K.; Nishikawa, Y.; Yamanaka, J.;Hashimoto, T. Langmuir 2001, 17, 619. doi: 10.1021/la000949z

    18. [18]

      (18) Amatani, T.; Nakanishi, K.; Hirao, K.; Kodaira, T. Chem. Mater.2005, 17, 2114. doi: 10.1021/cm048091c(18) Amatani, T.; Nakanishi, K.; Hirao, K.; Kodaira, T. Chem. Mater.2005, 17, 2114. doi: 10.1021/cm048091c

    19. [19]

      (19) Nakanishi, K.; Komura, H.; Takahashi, R.; Soga, N. Bull. Chem.Soc. Jpn. 1994, 67, 1327. doi: 10.1246/bcsj.67.1327(19) Nakanishi, K.; Komura, H.; Takahashi, R.; Soga, N. Bull. Chem.Soc. Jpn. 1994, 67, 1327. doi: 10.1246/bcsj.67.1327

    20. [20]

      (20) Nakanishi, K.; Soga, N. Bull. Chem. Soc. Jpn. 1997, 70, 587.doi: 10.1246/bcsj.70.587(20) Nakanishi, K.; Soga, N. Bull. Chem. Soc. Jpn. 1997, 70, 587.doi: 10.1246/bcsj.70.587

    21. [21]

      (21) Hasegawa, G.; Kanamori, K.; Nakanishi, K.; Hanada, T. J. Am.Ceram. Soc. 2010, 93 (10), 3110. doi: 10.1111/jace.2010.93.issue-10(21) Hasegawa, G.; Kanamori, K.; Nakanishi, K.; Hanada, T. J. Am.Ceram. Soc. 2010, 93 (10), 3110. doi: 10.1111/jace.2010.93.issue-10

    22. [22]

      (22) Konishi, J.; Fujita, K.; Nakanishi, K.; Hirao, K. Chem. Mater.2006, 18, 6069. doi: 10.1021/cm0617485(22) Konishi, J.; Fujita, K.; Nakanishi, K.; Hirao, K. Chem. Mater.2006, 18, 6069. doi: 10.1021/cm0617485

    23. [23]

      (23) Konishi, J.; Fujita, K.; Oiwa, S.; Nakanishi, K.; Hirao, K. Chem.Mater. 2008, 20, 2165. doi: 10.1021/cm703351d(23) Konishi, J.; Fujita, K.; Oiwa, S.; Nakanishi, K.; Hirao, K. Chem.Mater. 2008, 20, 2165. doi: 10.1021/cm703351d

    24. [24]

      (24) Hasegawa, G.; Kanamori, K.; Nakanishi, K. Comptes RendusChimie 2010, 13, 207. doi: 10.1016/j.crci.2009.04.003(24) Hasegawa, G.; Kanamori, K.; Nakanishi, K. Comptes RendusChimie 2010, 13, 207. doi: 10.1016/j.crci.2009.04.003

    25. [25]

      (25) Hasegawa, G.; Kanamori, K.; Nakanishi, K.; Hanada, T. Chem.Mater. 2010, 22, 2541. doi: 10.1021/cm9034616(25) Hasegawa, G.; Kanamori, K.; Nakanishi, K.; Hanada, T. Chem.Mater. 2010, 22, 2541. doi: 10.1021/cm9034616

    26. [26]

      (26) Gash, A. E.; Tillotson, T. M.; Satcher, J. H., Jr.; Poco, J. F.;Hrubesh, L.W.; Simpson, R. L. Chem. Mater. 2001, 13, 999.doi: 10.1021/cm0007611(26) Gash, A. E.; Tillotson, T. M.; Satcher, J. H., Jr.; Poco, J. F.;Hrubesh, L.W.; Simpson, R. L. Chem. Mater. 2001, 13, 999.doi: 10.1021/cm0007611

    27. [27]

      (27) Gash, A. E.; Tillotson, T. M.; Satcher, J. H., Jr.; Hrubesh, L.W.;Simpson, R. L. J. Non-Cryst. Solids 2001, 285, 22. doi: 10.1016/S0022-3093(01)00427-6(27) Gash, A. E.; Tillotson, T. M.; Satcher, J. H., Jr.; Hrubesh, L.W.;Simpson, R. L. J. Non-Cryst. Solids 2001, 285, 22. doi: 10.1016/S0022-3093(01)00427-6

    28. [28]

      (28) Gash, A. E.; Satcher, J. H., Jr.; Simpson, R. L. J. Non-Cryst.Solids 2004, 350, 145. doi: 10.1016/j.jnoncrysol.2004.06.030(28) Gash, A. E.; Satcher, J. H., Jr.; Simpson, R. L. J. Non-Cryst.Solids 2004, 350, 145. doi: 10.1016/j.jnoncrysol.2004.06.030

    29. [29]

      (29) Tokudome, Y.; Fujita, K.; Nakanishi, K.; Miura, K.; Hirao, K.Chem. Mater. 2007, 19, 3393. doi: 10.1021/cm063051p(29) Tokudome, Y.; Fujita, K.; Nakanishi, K.; Miura, K.; Hirao, K.Chem. Mater. 2007, 19, 3393. doi: 10.1021/cm063051p

    30. [30]

      (30) Hasegawa, G.; Ishihara,Y.; Kanamori, K.; Miyazaki, K.;Yamada,Y.; Nakanishi, K.; Abe, T. Chem. Mater. 2011, 23, 5208. doi: 10.1021/cm2021438(30) Hasegawa, G.; Ishihara,Y.; Kanamori, K.; Miyazaki, K.;Yamada,Y.; Nakanishi, K.; Abe, T. Chem. Mater. 2011, 23, 5208. doi: 10.1021/cm2021438

    31. [31]

      (31) Kida, Y.; Nakanishi, K.; Miyasaka, A.; Kanamori, K. Chem.Mater. 2012, 24, 2071. doi: 10.1021/cm300495j(31) Kida, Y.; Nakanishi, K.; Miyasaka, A.; Kanamori, K. Chem.Mater. 2012, 24, 2071. doi: 10.1021/cm300495j

    32. [32]

      (32) Sing, K. S.W.; Everett, D. H.; Haul, R. A.W.; Moscou, L.;Pierotti, R. A.; Rouquerol, J.; Siemieniewska, T. Pure Appl.Chem. 1985, 57, 603. doi: 10.1351/pac198557040603(32) Sing, K. S.W.; Everett, D. H.; Haul, R. A.W.; Moscou, L.;Pierotti, R. A.; Rouquerol, J.; Siemieniewska, T. Pure Appl.Chem. 1985, 57, 603. doi: 10.1351/pac198557040603

    33. [33]

      (33) Guo, X. Z.; Yan, L. Y.; Yang, H.; Li, J.; Li, C. Y.; Cai, X. B. ActaPhys. -Chim. Sin. 2011, 27, 2478. [郭兴忠, 颜立清, 杨辉,李建, 李超宇, 蔡晓波. 物理化学学报, 2011, 27, 2478.]doi: 10.3866/PKU.WHXB20110925(33) Guo, X. Z.; Yan, L. Y.; Yang, H.; Li, J.; Li, C. Y.; Cai, X. B. ActaPhys. -Chim. Sin. 2011, 27, 2478. [郭兴忠, 颜立清, 杨辉,李建, 李超宇, 蔡晓波. 物理化学学报, 2011, 27, 2478.]doi: 10.3866/PKU.WHXB20110925

    34. [34]

      (34) Kanamori, K.; Yonezawa, H.; Nakanishi, K.; Hirao, K.; Jinnai,H. J. Sep. Sci. 2004, 27, 874.

      (34) Kanamori, K.; Yonezawa, H.; Nakanishi, K.; Hirao, K.; Jinnai,H. J. Sep. Sci. 2004, 27, 874.

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  840
  • 文章访问数:  1842
  • HTML全文浏览量:  55
文章相关
  • 发布日期:  2013-02-25
  • 收稿日期:  2012-09-15
  • 网络出版日期:  2012-12-25
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章