纳米多孔材料

摘要： 气凝胶是指通过溶胶凝胶法,用一定的干燥方式使气体取代凝胶中的液相而形成的一种纳米级多孔固态材料。它是三维纳米多孔材料,具有高孔隙率、高比表面积、超低密度的特点,综合估算气凝胶是个百亿美元空间的新材料赛道,正处在新一-轮产业化浪潮的快速发展中。

摘要： 黄山学院功能膜与能源材料重点实验室成立于2021年,负责人李良清博士,现有在职教师8人,其中副教授4人,博士3人。实验室以纳米多孔材料相关的基础研究为根基,以工程应用为目标,瞄准科学前沿和面向社会重大需求,如能源、环境等,力争在基础和应用研究方面做出一些创新性的工作,推进功能膜与能源材料在行业的工程应用。

摘要： 作为典型的铝硅酸盐固体废物,粉煤灰、煤矸石、气化渣等煤基固废中SiO2和Al2 O3含量可达60％ ～90％,因此可将其作为硅源和铝源以制备具有高附加值的纳米多孔材料.主要综述了国内外利用粉煤灰、煤矸石、气化渣等煤基固废以制备纳孔材料的研究进展与反应机理,并对煤基固废制备纳孔材料进行总结与展望,以期为煤基固废高值化利用的进一步发展提供参考.指出目前煤基固废制备纳孔材料研究大多处在实验室研究阶段,尚未实现工业化生产,需解决合成过程中存在的沸石分子筛产品纯度低、成本高以及环境污染等问题,但以廉价煤基固体废物合成高值化纳孔材料的研究方向极具价值与潜力;合成纳米多孔材料的工艺种类和路线极其多样,难以找到相对普遍适用的方法,其合成机理有待进一步探究,且缺乏利用气化渣或数种煤基固废协同制备沸石分子筛等纳孔材料方面的研究.根据各煤基固废的具体矿相、物化成分等性质,有针对地设计并制备特定的纳孔材料,可发挥纳孔材料具有较大的比表面积、较窄的孔径分布、较大的孔隙体积等优良性质,使其具有良好的吸附能力.未来研究可集中于寻找更加经济、简便的活化和后续处理方法以提高纳孔材料的纯度和固体原料转化率,缩短工艺流程、减少药品消耗、降低合成成本以实现工业化生产,提高纳孔材料的性能如增大比表面积和孔隙体积等,开发多种煤基固废协同作用制备工艺及探究协同机理以求优势互补.

摘要： 当多孔材料的孔洞为纳米尺度时,基体/孔洞的界面效应会对这种材料的弹塑性力学性能产生较大影响.本文通过理论分析将描述界面效应的传统数学界面模型等效为具有一定厚度的界面相模型,并基于ABAQUS的UMAT子程序开发了界面相材料模型.以此为基础,采用有限元数值模拟的方法,研究了孔隙率、孔径尺寸及界面残余应力对纳米多孔金属材料宏观弹塑性拉伸-压缩性能的影响.结果表明,孔径尺寸和界面残余应力一定时,孔隙率增大引起有效弹性模量和屈服强度减小;若孔隙率与界面残余应力保持不变,孔径尺寸增大会引起有效屈服强度和流动应力增大;界面残余应力会导致纳米多孔金属拉伸-压缩曲线存在明显的不对称现象;由于界面相的负刚度效应,当纳米多孔金属变形到一定程度时呈现出软化现象,即宏观应力随变形增加而减小.

摘要： [1]赵艾靖,袁宁,黄麒,等.煤基固废制备纳米多孔材料研究进展[J].煤质技术,2021,36(2):1-6.ZHAO Aijing,YUAN Ning,HUANG Qi,TAN Kaiqi.Research progress of preparation of nanoporous materials by coal-based solid wastes[J].Coal Quality Technology,2021,36(2):1-6.[2]张静.燃煤电厂脱硫废水零排放处理技术研究进展[J].煤质技术,2021,36(2):7-13.

摘要： 金属有机骨架(Metal-organic frameworks,MOFs)是由金属节点与有机配体通过配位键连接而成的高度有序的多孔网络框架材料.MOFs具有比表面积大、可设计和调控的结构、主-客体相互作用的性质和强度,在气体吸附、储存、催化、传感、磁学、光学、电化学、药物传输等领域有着巨大的应用潜力,成为近20年来发展最为迅速的一类新型多孔功能纳米材料.开发MOF功能膜器件和装置更需要合成MOF膜而非MOF晶体体相材料,但合成完整、无缺陷的MOF膜仍要面对挑战.合成MOF膜的方法主要有水热合成法、微波合成法、超声合成法、机械球磨法和电化学合成法.电化学合成法快速、在常温常压下进行、化学试剂消耗少,与通常耗时长、不能在常温常压下合成的其他几种方法相比具有明显的优势.本文综述了近10年来电化学合成MOF膜的阳极合成法、阴极合成法、间接双极沉积法、电位移法、电泳沉积法及其应用方面的研究进展,并关注各电化学合成法的优缺点及其在MOF膜制备方法、成膜原理上的差异.

摘要： 气凝胶是一种具有低密度、超高孔隙率、高比表面积等优异特性的纳米多孔材料,由于具有这些独特的性质,气凝胶材料在航空航天、隔热保温、生物医学、催化、吸附、隔音、电学等领域有着广泛的应用.目前气凝胶发展迅速,概述了气凝胶的详细制备过程和其在不同领域内的应用.

摘要： 新纳米多孔材料疏通反应“拥堵”。据报道,近日,美国休斯顿大学的研究人员发明了一种全新多孔催化剂,通过允许分子跳过限制反应的“拥堵”,从而加速化学反应。沸石是一种孔隙小于1n m的铝硅酸盐,作为固体催化剂应用于工业生产中,用于生产汽油和有附加值的化学品等。沸石孔内的化学反应首先要求分子找到催化剂颗粒外表面的少量开口,这就要求分子必须排队进入粒子,扩散到参与化学反应的活性部位,然后离开粒子。

摘要： 酚醛树脂基纳米多孔材料(Phenolic Resin-based Nanoporous Materials,PNM)是满足新一代航天飞行器轻质、高效隔热需求的新型热防护材料,传统制备方法中需使用超临界干燥技术,制备周期长、成本高.本研究通过两步法,即先合成线性酚醛树脂,再进行溶胶-凝胶的方法,实现了常压干燥PNM的制备.系统研究了固化剂含量、固化温度和固化时间对材料结构的影响和调控作用,分析了影响材料收缩率和热稳定性的因素.结果 表明,PNM的微观纳米结构的变化会影响材料干燥后的收缩率,制备大颗粒、大孔径的微观结构更有利于降低材料的收缩率.而PNM的热稳定性主要受交联反应过程形成的化学结构的影响,通过优化固化剂的含量可提高PNM的热稳定性.当固化剂含量为10％,固化温度提高至150°C,固化时间延长至48 h的条件下,获得的PNM有最高的热稳定性(900°C下的残碳率为54.2％)、最发达的孔结构(比表面积为264.0 m2/g、孔容为2.67 cm3/g、平均孔径为40.0 nm)和最小的收缩率(0％).此PNM制备方法简单、性能优异,在未来航天飞行器上有广阔的应用前景.

摘要： 近年来,金属有机框架材料(MOFs)作为一种新型的有机-无机杂化多孔材料,因其具有比表面积大、孔道和化学性质可调等特点而被广泛应用于吸附、催化、气体储存等领域,但是由于MOFs的不稳定性使其在应用方面受到限制.为了克服这方面的限制,可以通过碳化法使其更加稳定.综述了以MOFs为模板,通过直接和间接碳化法来制备稳定多孔碳材料,并对其在吸附、催化等方面的应用进行了叙述.

摘要： 应用分子动力学方法对纳米多孔材料内气体传热进行了数值模拟研究,重点研究了气相热导率与材料孔隙尺寸之间的关系,并且获得了温度、压力对多孔材料内气相热导率的影响规律.结合实际多孔材料孔径分布的随机性与非均匀性,建立了非均匀孔隙的分子动力学模型,定性地获得了气体在非均匀孔隙内传热的基本规律.

摘要： 为了能够得到纳米多孔隔热材料在大温差条件下的隔热性能，需要设计搭建大温差下纳米多孔隔热材料隔热性能测试实验系统。由于纳米多孔隔热材料极佳的隔热性能，在测量其热导率时，不能通过一般的绝热措施实现理想的一维导热。为了获得合理的一维导热区域，本文设计搭建大温差下纳米多孔材料隔热性能测试的实验方案，数值模拟实现了该实验方案测试过程，获得了实验过程中理想一维导热区域，分析了影响理想一维导热区域的各种因素。模拟结果表明，当材料的尺寸为200mm×200mm×10mm时，最小的理想的一维导热区域直径大于40mm，约占材料底面积的12.6%。采用非均匀热源加热方式可使一维导热面积增大为原来的4倍。

摘要： 纳米多孔材料中的传热具有明显的纳米尺度效应，使得气凝胶等纳米多孔材料具有优异的隔热性能。本文对自由空间和多孔介质内气相热导率进行了理论研究，并基于瞬态平面热源法搭建了热导率测试平台，实现了0.001Pa~1Mpa范围内材料等效热导率的准确测试。实验研究了温度、压力、气氛和孔隙率对纳米多孔材料等效热导率的影响规律，并剥离获得了气相导热对纳米多孔材料等效热导率的贡献。结果表明：实验剥离的纳米多孔材料中气相导热的贡献要高于纳米多孔材料中的气相热导率，压力越高，差别越大，证实了将实验剥离的气相导热的贡献与气相热导率对比来验证和改进气相热导率理论是不恰当的；纳米多孔材料填充氩气气氛后的等效热导率要显著低于填充氮气气氛的热导率；纳米多孔材料中微米孔隙的存在会显著提高气相热导率及气相导热的贡献；不同压力下的等效热导率测试需要采取从低压到高压的顺序进行，以避免纳米多孔材料吸脱附时回滞环的影响。

摘要： 采用称重法对氧化硅纳米多孔材料在温湿环境中的水蒸气吸附规律进行了实验研究。在温度25°C,分别测定了不同孔隙率的材料在水蒸气相对蒸汽压为0.3～0.9范围内的吸附动力学曲线。分别采用Langmuir ,Freundlich ,Redlich-Peterson ,Fritz-Schlünder和BET多层吸附等温式对材料的吸附等温线进行拟合,提出了一种双指数衰减动力学吸附模型方程,并和准一级、准二级动力学吸附模型分别对实验结果进行拟合。结果表明:Redlich-Peterson、Fritz-Schlünder吸附等温式和BET多层吸附模型的拟合相关系数R2较高;BET多层吸附模型与实际吸附情况较为接近,拟合参数可给出单层饱和吸附量和吸附层数,具有明显的物理意义;从BET多层吸附等温线还可以看出,材料吸附由单层到多层存在临界点;氧化硅纳米多孔材料对湿空气中的水蒸气的动态吸附过程可由准二级反应动力模型和双指数衰减模型来描述,相关系数R2在0.99以上,准二级动力学吸附模型在局部区域偏离实验数据,而双指数衰减模型在整个吸附过程中均能与实验数据拟合很好。

摘要： 本文基于辐射等效介质理论，建立了纳米多孔材料的光学和辐射特性参数理论模型，计算了纳米多孔材料的有效热辐射物性参数。基于非灰体各向异性的Rosseland近似，建立了纳米多孔材料辐射换热模型，计算了纳米多孔材料的辐射导热系数，分析了含不同遮光剂纳米多孔材料的辐射导热系数与颗粒体积份额、颗粒平均直径的关系，揭示了纳米多孔材料内部辐射换热与多尺度结构特征和材料属性间的本构关系，为纳米多孔材料结构参数优化设计提供了依据。

摘要： 氧化硅纳米多孔材料温湿环境中会吸收湿空气中的水分，从而影响材料的隔热性能。为了获得温湿环境对氧化硅纳米多孔材料隔热性能的影响规律，本文对不同温度、湿度条件下材料的饱和吸湿特性和等效导热系数进行了实验研究。结果表明：温度一定时，材料的饱和吸附量和等效导热系数均随相对湿度的增加而增加，并且吸附等温线存在由单层吸附到多层吸附的转折点；湿度一定时，温度越高，材料等效导热系数越大；在一定的温度下，材料的等效导热系数与水蒸气饱和吸湿量成线性关系。

摘要： 细胞膜上的微小通道可以选择性吸收葡萄糖、氨基酸、Na+、K+、Ca2+等,使营养物质和离子出入细胞.这些蛋白质生物通道在结构和功能上具有以下共同特点:通道的尺寸很小;通道的选择性非常高;通道具有门控开关功能.而对这些离子通道的研究无论是在理论方面还是在实际应用方面都具有重要的价值.本文综述了目前虽然人们已经可以大规模生产人工纳米通道,而且这些通道可以用于不同大小分子的分离,但是它们不具备分子、离子识别能力,更不具备细胞膜离子通道所具有的开关功能,分析了为了能最大程度地模仿巧夺天工的细胞膜离子通道,制备功能化的仿生微纳米智能器件,使其在人类科学研究中发挥更加重要的作用,对纳米通道进行各种修饰是一个有效的方法.

摘要： 以正硅酸乙酯（TEOS）为先驱体制备硅溶胶，再以硅油为分散介质和吐温80 为乳化剂的油相与二氧化硅醇溶胶为水相的乳化体系中，应用雾化法和乳液成球技术制备微米级 SiO2 凝胶小球，然后通过超临界CO2 干燥技术制备微米级SiO2 气凝胶小球。用光学显微镜、 SEM、红外光谱（FT-IR）及BET 技术对其表征。结果表明：所得微米级二氧化硅气凝胶小球表观粒径较为均匀，平均粒径约为30μm，密度为216kg/m3，平均孔径6.72nm，BET 比表面积802.35m2/g，孔体积1.15cm3/g，是一种具有典型气凝胶结构的微粒状轻质纳米多孔材料。

摘要： 以粉煤灰为原料，采用溶胶-凝胶和常压干燥法制备SiO2-Al2O3气凝胶。采用BET、xRD、IR、sEM等实验手段，对SiO2-Al2O3气凝胶性能进行测试分析。结果表明，最终的二元SiO2-Al2O3气凝胶是由纳米颗粒组成的非晶网络和Al2O3晶体共同构成的纳米多空结构，具有高的比表面积和窄的孔径分布。该法制得的气凝胶平均孔径在9 nm左右，比表面积为115～180 m2／g，热稳定性良好。

摘要： 以粉煤灰为原料，采用溶胶-凝胶和常压干燥法制备SiO2-Al2O3气凝胶。采用BET、xRD、IR、sEM等实验手段，对SiO2-Al2O3气凝胶性能进行测试分析。结果表明，最终的二元SiO2-Al2O3气凝胶是由纳米颗粒组成的非晶网络和Al2O3晶体共同构成的纳米多空结构，具有高的比表面积和窄的孔径分布。该法制得的气凝胶平均孔径在9 nm左右，比表面积为115～180 m2／g，热稳定性良好。

摘要： 本发明提供一种多孔硼碳氮纳米片和多孔氮化硼纳米片的制备方法，将硼源和溶剂混合，加热溶解；加入碳氮源后置于密闭反应容器中，加热搅拌，蒸发水分，研磨，在惰性气体中热处理后得到多孔硼碳氮纳米片，将多孔硼碳氮纳米片在氨气中热处理，再惰性气体中冷却至室温，得到多孔氮化硼纳米片，应用于吸附材料，具有较高的CO2吸附能性，分离性能和循环吸附性能。

摘要： 本发明公开了一种用于制造结构化聚合物材料的方法。在该方法中，提供了一种包含基本上均质的前体聚合物材料的主体。在该主体内设置电磁辐射的干涉图案以形成部分交联的聚合物材料，干涉图案包含电磁辐射强度的最大值和最小值，因此干涉图案导致前体聚合物材料的空间差异交联，以形成具有相对较高交联密度的交联区域和具有相对较低交联密度的非交联区域，交联区域和非交联区域分别对应于电磁辐射强度的最大值和最小值。然后，使部分交联的聚合物材料与溶剂接触，以促使至少一些非交联区域的膨胀和开裂，从而形成含有孔的结构化聚合物材料。

摘要： 本发明涉及一种用于制备纳米多孔聚合材料的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：a.将纳米粒子形式的化学发泡剂引入聚合材料中，b.将所述化学发泡剂分解成它的气态反应产物。本发明可以用于制备防反射涂层、用于组织工程的可生物降解支架、绝缘涂层、介电夹层、隔膜、纳米反应器的用途。

摘要： 本发明提供一种多孔TiO2基纳米材料的制备方法及多孔TiO2基纳米材料、钠离子电池，包括如下步骤：S1将对苯二甲酸、钛酯溶液、4‑二甲基氨基吡啶加入溶剂中，分散得到混合溶液，再加入氢氟酸水溶液中搅拌，在140‑160°C下保温反应，再进行后处理得到MIL‑125金属有机骨架前驱体；S2将MIL‑125金属有机骨架前驱体分散在缓冲溶液中，再添加盐酸多巴胺，搅拌后得到MIL‑125@PDA；S3将MIL‑125@PDA在惰性气体下进行高温碳化处理，得到有(001)晶面暴露的多孔TiO2基纳米材料。本发明用于钠离子电池负极材料时，降低了Na+脱嵌势垒；孔结构加速了Na+的扩散；多高度暴露的(001)晶面，能提供更高的反应活性，加快了反应动力学。

摘要： 本发明公开了多孔二氧化钛纳米材料、金属纳米粒子修饰多孔二氧化钛的光催化材料及其制备方法和应用，属于甲烷光化学催化技术领域。本发明的光催化材料为多孔二氧化钛，以及多孔二氧化钛修饰多种金属纳米粒子的复合材料，可以在低至室温对甲烷进行光催化，避免高温热催化反应过程的高耗能、危险性，温和的反应过程能够免于甲烷过度还原生成积碳，因此催化剂的寿命得以改善。通过催化剂中二氧化钛和金属的不同组合，能够调控催化反应生成烃的种类和分布，以较高的比例生成烯烃。以催化循环形式考察催化反应的持久性表现了较好的催化活性，催化反应循环至少能稳定50次，总催化反应的时间至少达到2个星期。

摘要： 本发明涉及多孔纳米材料，包括初级粒子以及由初级粒子组成的二级粒子；本发明还涉及基于多孔纳米材料的声衰减器，所述声衰减器由多孔纳米材料制成。本发明所述多孔纳米材料及基于多孔纳米材料的声衰减器的优越效果在于：所述多孔纳米材料重量轻、厚度薄、具有优异的隔音性能，所述多孔纳米材料的面板根据需要制造不同的形状，噪声通过所述多孔纳米材料时声衰减损失不低于20-100分贝/厘米；由所述基于多孔纳米材料的声衰减器能够适用于各种环境，具推广价值。

摘要： 本发明公开了一种沥青基纳米多孔碳材料、使用该多孔碳材料的负极材料及锂离子电池，所述沥青基纳米多孔碳材料主要由以下原料制成：沥青0.1～10g、无水三氯化铝3～50g、无水四氯化碳100～400ml、反应终止剂200～500ml，上述各原料的量可以按比例进行任意调整。本发明的沥青基纳米多孔碳材料，主要由沥青、无水三氯化铝、无水四氯化碳和反应终止剂制成，采用纳米造孔技术，使沥青与无水四氯化碳发生Friedel-Crafts交联反应，所得沥青基碳材料具有多孔结构和高比表面积，使用该沥青基纳米多孔碳材料制备的负极材料具有吸液保液能力强、加工性能佳、价格便宜等特性，可以大幅度提高锂离子电池的循环性能。

摘要： 本发明提供了一种多孔硅纳米颗粒/多孔碳纳米纤维复合电极材料及其制备方法和应用，属于锂离子电池负极材料领域。本发明的多孔硅纳米颗粒可有效缓解自身体积膨胀应力，且高比表面积有利于离子的快速传输，同时多孔和皮芯双重结构设计有效缓解多孔硅纳米颗粒的体积膨胀和脱落，抑制SEI的重复再生，有效改善电极材料的循环稳定性和倍率性能。

摘要： 公开了具有多个薄片的纳米多孔材料。穿透孔的阵列穿过每个薄片。相邻薄片由插入的间隔层间隔开。间隔层包括与相邻薄片整体形成并在相邻薄片之间延伸的间隔元件阵列。间隔层具有在间隔层中延伸的相互连通的孔隙。这样的纳米多孔材料可利用嵌段共聚物材料来制造。首先，形成在连续基质中包括隔离岛的三维阵列的形态。岛由嵌段共聚物的至少一种岛组分形成，并且基质由嵌段共聚物的至少一种基质组分形成。然后，在基质中在岛中的至少一些之间形成通道。然后选择性地除去岛组分以留下具有相互连通的孔的阵列的基质。

摘要： 公开了具有多个薄片的纳米多孔材料。穿透孔的阵列穿过每个薄片。相邻薄片由插入的间隔层间隔开。间隔层包括与相邻薄片整体形成并在相邻薄片之间延伸的间隔元件阵列。间隔层具有在间隔层中延伸的相互连通的孔隙。这样的纳米多孔材料可利用嵌段共聚物材料来制造。首先，形成在连续基质中包括隔离岛的三维阵列的形态。岛由嵌段共聚物的至少一种岛组分形成，并且基质由嵌段共聚物的至少一种基质组分形成。然后，在基质中在岛中的至少一些之间形成通道。然后选择性地除去岛组分以留下具有相互连通的孔的阵列的基质。