Karbonozko material porotsu hierarkikoak: sintesia eta sarrera

Hierarkikoamaterial porotsuak, maila anitzeko poro-egiturak dituztenak —makroporoak (diametroa > 50 nm), mesoporoak (2-50 nm) eta mikroporoak (<2 nm)— azalera espezifiko handiko azalerak, poroen bolumen proportzio handiak, iragazkortasun hobetua, masa transferentzia baxuko ezaugarriak erakusten dituzte. , eta biltegiratze ahalmen handiak. Atributu hauek hainbat esparrutan hedatu egin dira, besteak beste, katalisia, adsortzioa, bereizketa, energia eta bizitzaren zientziak, material porotsu sinpleagoen aurrean errendimendu handiagoa erakutsiz.

Naturatik Inspirazioa marraztuz

Material porotsu hierarkikoen diseinu asko egitura naturaletan inspiratuta daude. Material hauek masa-transferentzia hobetu dezakete, iragazpen selektiboa ahalbidetu, ingurune hidrofilo-hidrofobo esanguratsuak sor ditzakete eta materialen propietate optikoak modulatu.

Hierarkikoa Sintetizatzeko EstrategiakMaterial porotsuak

1. Surfaktanteen txantiloia egiteko metodoa

Nola erabil ditzakegu surfaktanteak material mesoporoso hierarkikoak osatzeko? Tamaina molekular ezberdineko bi tensioaktibo erabiltzea txantiloi gisa estrategia zuzena da. Egitura porotsuak eraikitzeko estruktura zuzentzeko agente gisa, auto-muntatutako agregakin molekularrak edo multzo supramolekularrak surfaktanteak erabili dira. Faseen bereizketa arretaz kontrolatuz, poro-egitura hierarkikoak sintetiza daitezke surfaktant-txantiloi bikoitza erabiliz.

Surfaktante diluitutako ur-soluzioetan, hidrokarburo-katearen ukipenaren murrizketak sistemaren energia askea murrizten du. Surfaktante-talde terminalen hidrofiliak molekula surfaktante askok eratutako agregatuen mota, tamaina eta beste ezaugarri batzuk zehazten ditu. Surfaktant-disoluzio urtsuen CMC sisteman erabiltzen diren surfaktantaren, tenperaturaren eta/edo disolbatzaileen egitura kimikoarekin erlazionatuta dago.

Silice gel mesoporoso bimodalak bloke-kopolimeroak (KLE, SE edo F127) eta surfaktante txikiagoak (IL, CTAB edo P123) dituzten disoluzioak erabiliz prestatzen dira.

2. Erreplika metodoa

Zein da sintetizatzeko ikuspegi klasikoakarbonozko material porotsuak? Karbono porotsuaren txantiloi-erreplikatze-prozedura orokorrak karbono-aitzindari/txantiloi inorganiko konposatu bat prestatzea dakar, karbonizazioa eta ondorengo txantiloi inorganikoa kentzea. Metodo hau bi kategoriatan bana daiteke. Lehenengo kategoria karbono-aitzindariaren barruan txantiloi inorganikoak txertatzea dakar, hala nola silize nanopartikulak. Karbonizazioa eta txantiloia kendu ondoren, sortutako karbono-material porotsuek txantiloi-espezieak hasieran okupatutako poro isolatuak dituzte. Bigarren metodoak karbono-aurrekaria txantiloi-poroetan sartzen du. Karbonizazioaren eta txantiloia kendu ondoren sortutako karbono-material porotsuek elkarri lotuta dauden poro-egiturak dituzte.

3. Sol-Gel Metodoa

Nola erabiltzen da sol-gel metodoa material porotsu hierarkikoak sintetizatzeko? Partikula koloidalen esekidura (sol) eratzen hasten da, eta ondoren agregatutako sol partikulaz osatutako gel bat eratzen da. Gelaren tratamendu termikoak nahi den materiala eta morfologia lortzen du, hala nola, hautsak, zuntzak, filmak eta monolitoak. Aitzindariak konposatu organiko metalikoak dira normalean, hala nola alkoxidoak, alkoxido kelatuak edo metal-gatzak, hala nola kloruroak, sulfatoak eta nitratoak. Alkoxidoen hasierako hidrolisiak edo koordinatutako ur molekulen desprotonazioak hidroxilo talde erreaktiboak eratzen ditu, eta ondoren kondentsazio-prozesuak jasaten dituzte oligomero adarkatuak, polimeroak, oxido metalikoaren eskeletoa duten nukleoak eta hondar hidroxilo eta alkoxido talde erreaktiboak sortzeko.

4. Tratamendu osteko metodoa

Zer tratamendu osteko metodo erabiltzen dira bigarren mailako poroak sartuz material porotsu hierarkikoak prestatzeko? Metodo hauek, oro har, hiru kategoriatan banatzen dira. Lehenengo kategorian txertaketa osagarria damaterial porotsuakjatorrizko material porotsuaren gainean. Bigarrenak jatorrizko material porotsuaren grabaketa kimikoa edo lixibiatzea dakar poro gehigarriak lortzeko. Hirugarrenak material porotsuen aitzindariak (normalean nanopartikulak) muntatzea edo antolatzea dakar, metodo kimiko edo fisikoak erabiliz (adibidez, geruza anitzeko deposizioa eta tintazko inprimaketa) poro berriak sortzeko. Post-tratamenduaren abantaila esanguratsuak hauek dira: (i) hainbat funtzionalitate diseinatzeko gaitasuna, eskakizun desberdinak betetzeko; (ii) eredu eta morfologia antolatuak diseinatzeko hainbat egitura lortzeko gaitasuna; (iii) hainbat poro mota konbinatzeko gaitasuna nahi diren aplikazioak zabaltzeko.

5. Emultsioen txantiloia egiteko metodoa

Nola emultsio batean olio-fasea edo ur-fasea doitzeak egitura hierarkikoak era ditzake nanometroetatik mikrometroetara bitarteko poroen tamaina dutenak? Aitzindariak tanten inguruan solidotzen dira, eta, ondoren, disolbatzaileak kentzen dira lurrunketaren bidez, material porotsuak sortzen direlarik. Kasu gehienetan, ura da disolbatzaileetako bat. Emultsioak olio-fasean ur-tantak barreiatuz sor daitezke, "ur-olioan (W/O) emultsioak" izenez ezagutzen direnak, edo olio-tantak uretan barreiatuz, "olio-uretan (O/W) izenez ezagutzen direnak. emultsioak".

Gainazal hidrofilodun polimero porotsuak fabrikatzeko, W/O emultsioak oso erabiliak dira haien egitura porotsu hidrofoboak doitzeko. Hidrofilia hobetzeko, funtzional daitezkeen kopolimeroak (adibidez, binil bentzil kloruroa) funtzionalizagarriak ez diren monomeroei (adibidez, estirenoa) gehitzen zaizkie emultsioan. Tanta-tamainak egokituz, hierarkikoamaterial porotsuakinterkonektatutako porositateekin eta poro-diametro jarraituekin lor daitezke.

6. Zeolita Sintesi Metodoa

Nola sor ditzakete zeolita sintesi-estrategiek, beste sintesi-estrategi batzuekin konbinatuta, material porotsu hierarkikoak? Zeolita sintesian zehar fase-bereizketaren kontrolan oinarritutako hazkuntza-estrategiak erabil daitezke nukleo/shell egitura hierarkikoak dituzten zeolita bimikroporotsuak lortzeko, hiru motatan banatu daitezkeenak. Lehenengo motak nukleo isomorfoen bidezko hazkuntza dakar (adibidez, ZSM-5/silikalita-1), non nukleoko kristalek egitura zuzentzen duten agente gisa jokatzen duten. Bigarren mota hazkuntza epitaxiala da, LTA/FAU zeolita motak adibidez, antolamendu espazial ezberdineko eraikin-unitate berdinak barne hartzen dituena. Metodo honetan, zeolita geruzen gehiegizko hazkuntza selektiboa dela eta, estaldura kristal-aurpegi zehatz batzuetan bakarrik egin daiteke. Hirugarren mota zeolita desberdinetan haztea da, hala nola FAU/MAZ, BEA/MFI eta MFI/AFI motak. Zeolita hauek oso-osorik zeolita egitura ezberdinez osatuta daude, beraz, ezaugarri kimiko eta estruktural desberdinak dituzte.

7. Kristal koloidalen txantiloia egiteko metodoa

Nola fabrikatzen ditu kristal koloidalen txantiloiak egiteko metodoak, beste metodo batzuekin alderatuta, poro-egitura ordenatuak eta periodikoak dituzten materialak tamaina handiago batean? Metodo hau erabiliz sortutako porositatea txantiloi gogor gisa erabiltzen diren partikula koloidal uniformeen sorta periodikoaren erreplika zuzena da, eta errazagoa da tamaina-maila hierarkikoak eraikitzea beste txantiloi metodoekin alderatuta. Kristal koloidalen txantiloiak erabiltzeak porositate gehigarria sor dezake muntatutako hutsune koloidalen gainetik.

Kristal koloidalen txantiloiaren oinarrizko urratsak azaltzen dira, besteak beste, kristal koloidalen txantiloiak sortzea, aitzindariak infiltratzea eta txantiloiak kentzea. Orokorrean, azaleko zein bolumeneko txantiloien egiturak sor daitezke. Gainazaleko txantiloiaren bidez sortutako hiru dimentsioko ordenatutako egitura makroporotsuak (3DOM) elkarri lotuta dauden "globo" eta strut-itxurako sareak dituzte.

8. Bio-txantiloiaren metodoa

Nola dira hierarkikoakmaterial porotsuakmaterial naturalak edo berezko muntaketa-prozesuak zuzenean errepikatzen dituzten estrategia biomimetikoen bidez fabrikatu? Bi metodoak bio-inspiratutako prozesu gisa defini daitezke.

Egitura porotsu hierarkikoak dituzten material natural ugari erabil daitezke zuzenean bio-txantiloi gisa, kostu txikia eta ingurumena errespetatzen dutelako. Material horien artean, bakterio-hariak, diatomea-frustulak, arrautza-oskolaren mintzak, intsektuen hegoak, polen aleak, landare-hostoak, egur zelulosa, proteina-agregatuak, armiarma zeta, diatomeak eta beste organismo batzuen berri izan dira.

9. Polimeroen txantiloia egiteko metodoa

Nola erabil daitezke makroporoak dituzten polimero-egiturak material porotsu hierarkikoak fabrikatzeko txantiloi gisa? Polimero makroporosoek aldamio gisa joka dezakete, erreakzio kimikoak edo nanopartikulen infiltrazioa haien inguruan edo barruan gertatzen direlarik, materialaren morfologia gidatuz. Polimeroa kendu ondoren, materialak jatorrizko txantiloiaren egitura-ezaugarriak mantentzen ditu.

10. Fluido superkritikoen metodoa

Nola sintetiza daitezke ondo definitutako egitura porotsuak dituzten materialak ura eta karbono dioxidoa soilik erabiliz, disolbatzaile organiko lurrunkorren beharrik gabe, eta horrela aplikazio aukera zabalak eskainiz? Tanta-fasea kentzea erraza da, karbono dioxidoa gas egoerara itzultzen baita despresurizazioan. Fluido superkritikoak, ez gasak ez likidoak, pixkanaka-pixkanaka konprimitu daitezke dentsitate baxuetatik handietara. Hori dela eta, fluido superkritikoak funtsezkoak dira prozesu kimikoetan disolbatzaile sintonizagarri eta erreakzio-euskarri gisa. Fluido superkritikoen teknologia material porotsu hierarkikoak sintetizatzeko eta prozesatzeko metodo garrantzitsua da.

Semicorex-ek kalitate handikoa eskaintzen dugrafito disoluzioakprozesu erdieroaleetarako. Kontsultarik baduzu edo xehetasun gehiago behar badituzu, ez izan zalantzarik eta jarri gurekin harremanetan.

Harremanetarako telefono zenbakia +86-13567891907

Posta elektronikoa: sales@semicorex.com