[发明专利]一种三维有序大孔-介孔氧化物材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种三维有序大孔‑介孔材料的制备方法。本发明提供了一种三维有序大孔‑介孔材料的制备方法，首先，该材料是具有三维有序大孔和有序介孔结构的氧化物材料，其中，所述氧化物材料为二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铝和过渡金属氧化物中的任意一种，所述三维有序大孔的平均孔径为50nm～1μm，有序介孔的平均孔径为2～30nm；其次，该制备方法主要利用软硬模板相结合的方法，其中，所述硬模板采用聚甲基丙烯酸甲酯微球为模板，软模板采用P123、CTAB、F127为软模板。本发明所涉及的三维有序大孔‑介孔材料的制备方法具有制备方法无需特殊设备和苛刻条件、工艺简单、可控性强，实用性强、容易实现规模化生产的优点，具有实用性。

技术领域

本发明属于纳米材料制备技术领域，特别涉及一种三维有序大孔-介孔氧化物材料及其制备方法。

背景技术

多孔材料作为一种新兴的孔材料，因其具有相对密度低、比强度高、比表面积大、透过性好、吸附性强、孔隙率大、重量轻、隔音、隔热等诸多优点，引起了人们的广泛关注与研究。按照国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)的标准，可以将多孔材料分为三类：孔径尺寸在2nm以下的材料称为微孔材料；孔径尺寸在2-50nm的材料称为介孔材料；孔径尺寸大于50nm的材料称为大孔材料(徐如人，庞文琴.分子筛与多孔材料化学[M].北京：科学出版社)。随着人们对多孔材料研究的深入，多孔材料己经在吸附、分离、分析、催化等领域得到广泛的应用。近年来，环境污染的日益严重，多孔材料在环境污染治理的方面的研究己经成为当前多孔材料在应用领域的研究热点之一。随着研究的深入，人们对多孔材料的性能和功能提出了更高的要求，如何设计和制备具有特殊性质和功能的多孔材料引起了人们的高度重视。

大孔-介孔材料(Hierarchical porous materials)是指一种由大孔、介孔组成的复合孔道结构的多孔材料，具有均匀有序的大孔孔道(50nm以上)和均匀有序的介孔结构(2-50nm)，较高的孔容(理论空隙率>74％)和骨架组成的多样性(简单氧化物、复合氧化物和固溶体等)等特点(F.Li,Z.W.Nicholas,et al.Langmuir,2007,23,3996.)。独特的大孔孔道(可达到几微米)和较高的孔容弥补了以往小孔及介孔分子筛材料难以让大分子进入孔道的缺点，使其在大分子的催化、过滤和分离等方面具有广阔的应用前景；同时介孔可以对小分子起作用，或通过尺寸区分尺寸选择或形貌选择性质(过滤或者分离作用)。此外，孔壁骨架组成的多样性，促进了各种大孔-介孔氧化物的制备，为制备更多优良特性的新型功能材料方面作出贡献。大孔-介孔氧化物材料因其独特的孔道结构及可调变的孔径大小等优点，在众多领域有着重要的应用前景，可广泛应用于化剂载体、光子晶体、过滤及分离材料和电极材料等方面，引起了人们广泛的兴趣和关注。