室温离子液体在无机纳米材料制备中的应用(2)
2013-07-05 01:01
导读：在晶体形貌形成过程中,通过在特定晶面的选择吸附，对晶体形貌的形成产生了一定的指导作用，而且离子液体在晶体表面的包覆也阻止了晶粒的进一步长
在晶体形貌形成过程中,通过在特定晶面的选择吸附，对晶体形貌的形成产生了一定的指导作用，而且离子液体在晶体表面的包覆也阻止了晶粒的进一步长大，从而得到CuO的纳米晶体。
Kimizuka 等[33]将室温离子液体[Bmim][PF6]加入到Ti(OBu)4的甲苯溶液中,通过界面溶胶-凝胶法得到直径为3-20μm ，壁厚为1μm的锐钛矿TiO2中空微球，并采用不同羧酸和金属纳米粒子对TiO2中空微球内、外表面进行改性，使其具有特殊的功能，可用于光催化等领域。TiO2凝胶微球是用一步法合成的，没有使用表面活性剂，且可以稳定地悬浮在溶液中而不发生团聚。他们认为，室温离子液体为界面溶胶-凝胶反应合成无机中空微球提供了一种简单有效的途径,微球的尺寸可以通过物理条件(如搅拌速率、温度等)控制,在合成中室温离子液体不仅是一种溶剂同时也是合成无机中空微球的稳定剂,得到的TiO2 微球在煅烧后构仍保持稳定。这种方法可以广泛地用于制备其它的活性金属的氧化物,如Zr、Hf、Nb 的氧化物中空微球。
四、纳米介孔材料
离子液体一般含有咪唑环、吡啶环头基和一个相对较长的烷基链，这种结构决定了它具有一定的双亲性，可以作为模板来合成介孔材料[35-40]。
B.Smarsly等[34]以室温离子液体[C16mim][C1]作为模板，通过改变室温离子液体／二氧化硅重量比，得到了不同壁厚的介孔二氧化硅块状材料。研究表明：体系中模板(即离子液体)体积分数的改变仅仅导致二氧化硅壁厚度的改变，而介孔的尺寸不会改变。同期，Tewyn等[35]采用改变离子液体的种类而非含量，即分别以[C14 mim][Br]、[C16 mim][Br]、[C18mim][Br]、[C20mim][C1]等不同的离子液体作为模板，合成了具有球状、椭圆状、棒状和管状等形貌的不同孔径结构的二氧化硅纳米粒子。通过改变离子液体模板，孔的形貌从具有MCM-41型六方相介孔变为转动的Moire型螺旋孔道结构和蠕虫状孔结构。
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Zhou等[36]以一种室温离子液体[Bmim][BF4]作为模板，通过溶胶-凝胶技术合成了具有蠕虫状孔道结构的介孔二氧化硅块状材料。这种材料具有较大的比表面积和较窄的孔径分布,并且孔径达到2.5nm。对于这种蠕虫状结构的形成，Zhou等参考了Kresge经典的介孔形成理论，提出了“氢键与π-π堆垛共同作用的自组装机理”。
在碱性条件下，以长链室温离子液体[Cl6mim][C1]为模板,通过水热法，Wang等[37]合成具有六方介孔结构及立体四方介孔结构的二氧化硅粒子，见图1。通过控制[Cl6mim][C1]和二氧化硅前驱体的反应量比，在较宽的质量比范围内，就能得到MCM-48结构，介孔的尺寸为3nm。而要得到六方结构MCM-41就要控制好反应物的组成比，[Cl6mim][C1]含量过高或者过低都会得到不规则的结构。Wang等认为离子液体作为模板的这种特性，主要是因为它头部咪唑基团的各向异性所致。
五、结语
室温离子液体作为一种新型的绿色环保溶剂,在无机纳米材料方面的应用正在引起越来越多的研究者的注意。离子液体特殊的性质,使其在无机纳米材料制备中起到了一般溶剂所没有起到的作用,得到的产物与传统液相反应中的也有所不同,在各个方面都体现出了明显的优势,为无机纳米材料的制备开拓了一条崭新的途径,并有望制备具有特殊性能的无机纳米材料。目前,这方面的工作还处于起步阶段,但应用前景十分广阔,相信这一领域将会受到更多的重视。
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