中空介孔二氧化锆纳米微球的制备(2)

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3.2.2 扫描电镜 14

3.2.3 透射电镜 15

3.2.4 X射线衍射 18

3.2.5 N2 吸附-脱附 19

3.3 本章小结 20

结论 21

致谢 22

参考文献 23

根据国际纯粹与应用化学协会(IUPAC)定义，孔径小于2纳米的称为微孔；孔径大于50纳米称为大孔；孔径在2到50纳米之间称为介孔。

按照化学组成分类，介孔材料一般可分为硅系的和非硅系两大类。非硅系介孔材料主要包括磷酸盐、硫化物和过渡金属氧化物等。由于一般它们存在可变价态，因此它们可能为介孔材料在硅系介孔材料的基础之上开辟新的应用领域，从而展示硅系介孔材料所不能达到的应用前景。

作为最耐高温的氧化物之一的二氧化锆（ZrO2）具有优良的耐热、耐腐蚀、耐磨损性能，其熔点高达2680 ℃，因此很早就作为耐火材料用于冶炼钢铁、融化玻璃。随后又作为功能材料用作热障涂层、无机分离膜、电子陶瓷、高温离子导体、氧浓度分析器件等。近几十年来，ZrO2本身作为催化剂及催化剂载体，已引起了人们的广泛关注。

但常规的二氧化锆热由于其孔隙欠发达、稳定性差、比表面小、孔径大小变化无规律等缺陷，限制了其优良性能的发挥。将二氧化锆的纳米尺度效应和介孔结构效应结合，研制介孔纳米二氧化锆是解决上述问题的最佳途径。尽管目前制备二氧化锆粉末的方法很多，但各有其局限性，而制备中空介孔二氧化锆微球的方法则需要更进一步地探究。

1.1 中空介孔材料

科学家们对具有分层结构的介孔，特别是空心介孔球形粒子（HMSs），特别感兴趣,因为这类颗粒在仅有的单独单位里结合了大孔和微孔结构的特点。这些精心设计的颗粒的空腔可以作为蓄水库或微反应器，而HMS则为封装物质提供控制释放途径或者为反应提供实质性的表面积。因此，HMS在各类应用领域（如催化、分离、传感器、药物输送）中引起了强烈的兴趣。

现在有很多方法可以合成HMS。根据孔内部的形成模版的不同，这些方法通常可以分为两大类。软模版，比如微胶粒，囊泡或者嵌段共聚物，乳胶，和声学空穴或气泡，已经被应用到制造HMS了。不幸的是，由于软模版对反应环境很敏感，因此通常反应条件要严格控制。通过软模版合成的空心粒子通常具有不规则的尺寸，并且HMS的形态是很难控制的。

中空微球(Hollow microspheres)是一个具有特殊结构的材料群体[ ]，是指一类尺寸在纳米至数毫米并且内部中空的球壳型材料。按中空微球壳层材料的不同，可将其分为无机、有机以及有机一无机复合中空微球。

与同尺寸球形材料相比，中空微球具有节约材料、密度低的显著优点。此外，中空微球内部的中空结构可能使其具有独特的光学、声学、力学等性能。比如，在球壳层中形成穿透球壳的孔道，可以使客体分子通过这些孔道进入中空微球的内部，因此中空微球就可以成为客体分子的宿主。近年来，随着中空微球领域的研究的不断拓展，中空微球的性能与结构的特殊性引起人们越来越多的重视。综合文献报道，中空微球在生物[ ]、化学[ ]和材料[ ]等诸多领域均有重要应用，如用于制备（油墨、化妆品、颜料、药物等的）控制释放胶囊、隔音材料以及分离材料、催化剂及其载体、轻质填料、电学元件等。