多孔材料是一种由相互贯通或封闭的孔洞构成网络结构的材料,孔洞的边界或表面由支柱或平板构成。其应用范围远远超过单一功能的材料,而在航空、航天、化工、建材、冶金、原子能、石化、机械、医药和环保等诸多领域具有广泛的应用前景。尤其是近年来,全球能源危机加剧,多孔材料在吸附、光电性能、催化以及传感器等众多领域中,扮演着很重要的角色。
多孔材料根据孔的大小,可以分为微孔材料、介孔材料和大孔材料。制备多孔材料的方法也多种多样,主要有倒相法、相分离法、溶剂致孔法[6]等。但是,想要精确控制孔的大小和分布,需要更有效的技术。研究者们多采用模板法来制备,只要制备合适的模板就能控制孔的大小和形状,从而能够得到智能化的材料。多孔材料的制备及研究在近年来取得了很大的发展。科学研究者们已经基本实现了对其孔径、厚度及形貌的控制,并在多孔材料的功能及应用上做出了许多努力。
而多孔二氧化钛材料也真是因为相比非孔二氧化钛具有更丰富的孔道结构和更高的比表面积,使其在各种应用领域有更好的发展,对于多孔二氧化钛材料的研究也是更加深入。其制备方法也在不断的改进,主要的是自上而下法(例如静电纺丝和模板法)和自下而上法(例如嵌段共聚物的微相分离)两种方法。
1。2。1。1自上而下法
所谓自上而下法,用通俗易懂的说法可以说成模板法,主要有多级模板法及AAO模板法等,而静电纺丝法作为一种具有独特优势的方法也包括在自上而下法当中。
静电纺丝法有着简单的加工工艺和可控尺寸形状的特点而备受青睐。静电纺丝技术在20世纪首先由Formhals[7]提出,近年来,由于纳米材料的广泛研究,使得这项能够制备纳米级材料的技术得到了重视[8]。利用静电纺丝技术制备二氧化钛材料已经吸引了越来越多人的关注。来*自-优=尔,论:文+网www.youerw.com
静电纺丝装置主要有高压电源,溶液存储装置,喷射装置和收集装置。静电纺丝的过程为将配置的高分子溶液吸入溶液存贮装置中,在其前端加上金属喷嘴,在喷嘴端加高压,此时会在喷嘴前端挤出半球状液滴,随着电压的持续加压,电场强度增大,半球状液滴变成圆锥状,在电场力变得足够大时,喷嘴口上的聚合物液滴克服表面张力形成喷射细流。伴随溶剂挥发或熔融体冷却固化,终落在收集板上形成纤维,如图1。4。
虽然,静电纺丝技术因其简单的工艺条件而被广泛使用,但是对纺丝条件的控制依旧是十分值得注意的问题。在纺丝过程中高分子溶液的性质,纺丝的工艺条件以及纺丝的环境条件都能影响到纺丝所得纤维的尺寸与形貌。例如,高分子溶液的浓度大小,影响着纺出纤维的粗细;纺丝所加的电压大小,能够对纺丝纤维的粗细以及纺丝是否能被接受有很大的影响;外界的环境影响,主要是温度和湿度的影响,会使纺丝所得纤维的形态有很大的影响。所以,静电纺丝需要注意各种影响因素,从而得到相对优良的实验产物。