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三维有序大孔(3DOM)材料由于其孔结构、孔壁材料组成及孔内化学环境可在很大范围内调变等一系列突出优点,在光子晶体、催化剂、吸附材料等领域内有着重要的应用前景。通常采用胶体晶体模板法制备3DOM材料,在组装胶体晶体模板时常用到聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球,而微球的粒径大小直接决定了大孔材料的孔径尺寸,而孔径尺寸直接影响了催化剂材料的催化性能。孔壁上具有介孔的3DOM材料拥有较高的比表面积,同时为小分子充分活化和反应提供了必要的场所,从而表现出很高的活性和可控的选择性。本研究立足于胶体晶体模.板法制备不同孔径3DOMLaMn1-xFexO3钙钛矿复合氧化物及软-硬模板法制备三维有序大孔-介孔La1-xKxFeO3钙钛矿复合氧化物,主要研究内容和结果如下:
1、采用无皂乳液聚合法和种子乳液聚合法合成聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球,并对聚合体系的控制条件进行了研究;采用激光粒度仪和扫描电镜(SEM)对微球的粒径和外部形貌进行了表征。研究结果表明,所制备的PMMA微球尺寸比较均匀,表面洁净光滑。并且初步摸索出控制微球粒径的合成条件,成功制备出粒径介于300-700nm的微球。
2、米用离心法组装PMMA胶体晶体模板,以硝酸盐为前驱体溶液,制备了不同孔径的3DOM钙钛矿复合氧化物,并用FT-IR、SEM、TEM、XRD和BET进行了表征。表征结果表明,所有样品均具有三维有序大孔结构,并且都形成了LaMn1-xFexO3(x=0-0.15)钙钛矿,孔径介于140nm到600nm。研究结果表明,掺杂Fe部分取代B位的Mn能有效起到支撑大孔骨架的作用,使得孔径超过350nm的大孔能成功地制备出来。碳烟燃烧催化活性评价结果发现,随着3DOM大孔孔径的增大,催化剂的活性呈现逐渐上升的趋势。
3、采用软-硬双模板法尝试制备了三维有序大孔-介孔La1-xKxFeO3(X=0,0.1,0.2)钙钛矿复合氧化物,其中,大孔模板为PMMA聚合物微球,介孔模板剂为Brij-56嵌段共聚物。采用FT-IR,SEM,TEM,XRD,BET等表征手段对所制备的材料进行了表征。结果表明,所有样品均形成三维有序大孔钙钛矿复合氧化物,在大孔孔壁和骨架上分布着大小不一的介孔。并且研究了介孔模板剂类型、用量、焙烧温度、干燥条件等因素对大孔-介孔钙钛矿复合氧化物制备的影响。