中國粉體網(wǎng)訊  模板法是利用具有一定立體結(jié)構(gòu),、形狀容易控制的材料作為模板，通過物理,、化學(xué)或生物的方法使物質(zhì)原子或離子沉積到模板的孔中或表面,，而后移去模板，得到所需要的納米結(jié)構(gòu)材料的過程,，用該方法制作的納米材料具有與模板孔腔相似的結(jié)構(gòu)特征,。

模板法制備納米材料的關(guān)鍵在于模板劑，其主要通過調(diào)控晶體的成核和晶體的長大兩個方面來改變產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和形貌,。常見的模板劑包括兩大類：一是天然的物質(zhì)如納米礦物,、生物分子、細胞和組織等,；二是合成的物質(zhì)如表面活性劑,、多孔材料和納米顆粒等�,；�于其結(jié)構(gòu)的差異,，一般分為硬模板劑和軟模板劑。

模板法分類

模板法根據(jù)模板自身特點和限域能力的不同又分為硬模板法,、軟模板法和自模板法,。

硬模板法

硬模板法是制備中空微球及多殼層微球等常用和成熟的方法之一。硬模板是納/微米級的剛性材料,，包括金屬,、二氧化硅（SiO₂）、聚苯乙烯（PS）和碳球等,。其中SiO₂微球常作為模板,，是由于SiO₂表面帶有大量羥基，可修飾帶雙鍵或氨基的硅烷偶聯(lián)劑,，增加聚合物反應(yīng)位點,，最后通過酸或堿蝕刻去除。

Chen C等人用TEOS和氨水溶膠凝膠反應(yīng)合成SiO₂微粒,，通過乙烯基三乙氧基硅烷改性SiO₂微粒,，制備出具有乙烯基的SiO₂微球模板。然后加入苯乙烯（St）和二乙烯基苯（DVB）利用分散聚合法合成PS/DVB/SiO₂的核殼結(jié)構(gòu)微球,。通過氫氧化鈉蝕刻SiO₂核,，獲得P(S-DVB)中空微球,。

P(S-DVB)空心微球的合成路線圖

軟模板法

軟模板法模板易去除，是制備中空納米材料最普遍的方式,。目前軟模板法最常用的模板包括微乳液模板,、膠束／囊泡模板和氣泡模板，它們都是以流體的形式存在,，模板在反應(yīng)結(jié)束之前可以直接去除具有調(diào)整中空微球內(nèi)外部結(jié)構(gòu)的優(yōu)點,。但軟模板法受外界條件影響較大，制備的中空微球的形貌,、粒徑及分布可控性較差,。

Li Y等人將乙二醇和乙醇混合作為軟模板，然后加入二水醋酸鋅在100℃下高壓釜中反應(yīng)數(shù)小時,，經(jīng)洗滌,、過濾、烘干后,，通過400℃煅燒1h除去模板后得到氧化鋅中空微球,，作為高級氣敏材料。

Wang等報道了通過使用十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）作為囊泡模板來合成具有單晶殼結(jié)構(gòu)的多殼空心Cu₂O球,，控制CTAB的濃度,，形成的不同層數(shù)的囊泡模板最終形成了單殼、雙殼,、三殼,、四殼結(jié)構(gòu)的 Cu₂O 空心球。

軟模板法制備多殼空心球的過程圖

自模板法

相較于硬模板和軟模板的不同之處,，自模板中的模板不僅起到框架作用,，還直接參與到殼層的形成過程。制備過程主要分為兩步,，首先合成實心微球模板,，然后把實心微球轉(zhuǎn)變成中空微球。自模板法制備中空微球的機理主要有奧斯特瓦爾德熟化（Ostwaldripening）,、表面保護蝕刻和柯肯達爾效應(yīng)（Kirkendalleffect）等,。自模板法能有效的節(jié)省模板材料，但內(nèi)部材料在向外部生長成殼的過程中,，不能精確控制其空腔體積的大小,，進而影響中空微球的結(jié)構(gòu)和形貌。

其中生物自模板法中生物基質(zhì)不會被去除,，模板在惰性氣體下高溫?zé)峤鉃樯�物��,，是�?gòu)成殼層的組分。王東升等人將螺旋藻粉分散于4%硝酸鐵溶液中攪拌12h 后，離心分離藻細胞,，然后用超純水洗滌數(shù)次,，將藻細胞加入6%氫氧化鈉溶液中，105℃冷凝回流2h,，經(jīng)離心分離清洗,，將沉淀物置于石英舟中通入氮氣煅燒2h，獲得中空磁性碳微球,。

參考來源：

[1]李磊等.模板法制備無機納米材料的研究進展

[2]張佳星等.中空微球制備方法及其制革工業(yè)中應(yīng)用前景

[3]陳浩.中空多層殼微球制備及其吸波性能研究

[4]簡未平等.微球的制備技術(shù)及其在制革工業(yè)中的應(yīng)用

(中國粉體網(wǎng)編輯整理/九思)

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