次序模板法合成中空多壳层结构材料的发展与挑战

中空多壳层结构材料因具有由外至内次序排列的多个壳层,赋予了材料独特的时空有序性,在电化学储能、太阳能转换、电磁波吸收、催化、气敏、药物释放等领域有着巨大的应用潜力.然而由于结构的复杂性,缺乏普适可控的合成方法成为制约该新型功能材料发展与应用的关键.次序模板法的发展,实现了中空多壳层结构材料的普适可控合成,促进了该领域的迅速发展.本文简单回顾了中空多壳层结构材料合成方法的发展历程,主要总结了次序模板法从提出到日益成熟的发展过程,深入分析了次序模板法的特点与适用范围,剖析了次序模板法促进中空多壳层结构材料迅速发展的原因,最后探讨了中空多壳层结构材料在可控合成上面临的挑战和未来的发展方向.

中空多壳层结构材料的制备及气体传感应用研究进展

先进气体传感器技术在现代社会安全生产生活中扮演着极为重要的角色,而高效敏感材料的设计与开发是其中的关键.中空多壳层结构材料因其独特的层层嵌套的多壳层与多腔体结构而表现出特别的物理化学性质,在气体传感领域显现出巨大的应用潜力.传统的硬模板法、软模板法以及基于奥斯特瓦尔德熟化和柯肯德尔效应的无模板法在中空多壳层纳米结构材料的普适制备及壳层结构的精确调控等方面存在诸多限制.次序模板法的出现突破了上述限制,促进了该领域的迅速发展.本文简要回顾了中空多壳层结构材料制备方法的发展历程,介绍了其在甲醛、乙醇、丙酮、甲苯及二氧化氮等有害气体检测中的具体应用,分析了其在气体传感领域的独特优势,最后对该领域面临的挑战和发展前景进行了总结与展望.

铁酸镍/碳复合中空多壳层结构的制备及吸波性能

采用次序模板法合成了单、双壳层的中空铁酸镍(NiFe_(2)O_(4))材料,通过改变前驱体溶液组成及煅烧条件等因素实现了对产物形貌的调控.在中空NiFe_(2)O_(4)颗粒表面原位包覆聚多巴胺,再经过碳化处理,制备了具有中空多壳层结构(HoMS)的NiFe_(2)O_(4)/C复合吸波材料;考察了其电磁参数,计算了其吸波性能,分析了不同复合结构对性能的影响.结果表明,中空多壳层结构能够显著降低材料的密度,而碳薄层不仅能够改善其阻抗匹配性,而且提升了材料的反射损耗性能.其中,双壳层NiFe_(2)O_(4)/C复合物的吸波性能最佳,当样品厚度为3.5 mm时,材料在8.44 GHz处反射损失最小,为-32.35 dB;当样品厚度为2.0 mm时,材料在14.01~17.69 GHz范围内反射损耗小于-10 d B,有效吸收频宽为3.68 GHz.这些优异性能主要源于独特的中空多壳层结构增加了电磁波多次反射/散射的概率,提供了更多的界面极化,实现了电磁波的快速衰减.