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介孔材料的制备及其在碳纳米管合成中的应用研究
引言
介孔材料作为一种特殊的多孔材料具有许多出色的物理化学性质，与其他多孔材料相比，介孔材料具有更高的表面积、更好的催化活性、更好的分离性能等优势。近年来，随着纳米技术的广泛应用，介孔材料的研究受到了越来越广泛的关注。本文将介绍当前介孔材料的制备方法及其在碳纳米管合成中的应用研究。
一、介孔材料的制备方法
介孔材料的制备方法主要有三种：模板法、溶胶凝胶法和硫酸盐种切割法。
1.模板法
模板法是介孔材料最常用的制备方法。该方法利用一种低分子量有机物或无机物作为模板，在空心球状结构的表面上生成介孔孔道，并使用两种方法提取或致密化介孔结构。
一般来说，模板法涉及硬模板法和软模板法。硬模板法使用具有可控几何形状的硬质颗粒作为模板，成型和“エ锻”过程后模板被移除，留下结构组织妥善的多孔材料。软模板法通过使用某些表面性质强大的单体或聚合物完美地涂敷在硅酸盐凝胶的表面上，在固化时移除模板。
2.溶胶凝胶法
溶胶凝胶法适用于制备介孔材料的泡沫玻璃、陶瓷和陶土等。该方法涉及将特定的前驱体在水中悬浮，形成固态凝胶体，并通过热处理或烧结过程形成单一多孔结构。
3.硫酸盐种切割法
在硫酸盐种切割法中，通过初始化硫酸盐颗粒的形成和硅酸盐基底的切割，将有机、无机纳米颗粒和模板添加到碎片表面上，利用平面烧结，沿不同方向获得不同形状尺寸的多孔结构。
二、介孔材料在碳纳米管合成中的应用研究
碳纳米管是一种应用广泛的纳米材料，其特殊的物理化学性质使它成为催化剂和基于碳纳米管的传感器等领域的优选材料。因此，开发新的制备方法和寻找新的模板材料以制备更高质量的碳纳米管已成为当前的研究热点之一。近年来，研究人员已经开始使用介孔材料作为碳纳米管的模板。这种新的制备方法具有以下优点：
1.高度控制碳纳米管的直径和长度。
2.通过选择介孔材料和制备技术，可以选择产生单壁、多壁或准单壁碳管。
3.可以制备高比表面积的碳纳米管。
4.可以制造碳纳米管的产品。
目前，研究人员已经成功地使用多种介孔材料作为模板，在其表面上合成了高质量的碳纳米管，包括硅酸盐、钛酸盐、铁酸盐和氧化锆。颗粒大小和孔径等特征的改变可以通过选择不同的制备方法和控制条件，实现对碳纳米管直径分布的精确控制。例如，通过使用硅酸盐球形模板，已经制备出了直径为7nm和20-30nm的单壁碳纳米管。通过使用二氧化钛孪晶为模板，已经合成了直径为5-9nm的准单壁碳管。
此外，尽管模板方法是制备碳纳米管的主要方法之一，但还有其他方法，如Vapor-Liquid-Solid(VLS)成长，也已被用于制备高质量的碳纳米管。在这种过程中，气相分解的化合物被引入介孔结构中，向钉子形孔道区域透过。这种过程是通过在高温下将铜或镍等催化剂均匀分散到介孔材料中来实现的。
结论
介孔材料是一种特殊而重要的多孔材料，并且越来越受到研究人员的重视。介孔材料制备的方法涉及模板法、溶胶凝胶法和硫酸盐种切割法。在碳纳米管合成方面，介孔材料作为模板已被用于其高度控制的直径、长度和壁厚。未来，随着材料科学和表征技术的不断发展，相信介孔材料在碳纳米管合成中的应用将有更多新的进展和突破。