श्रेणीबद्ध सच्छिद्र कार्बन साहित्य: संश्लेषण आणि परिचय

श्रेणीबद्धसच्छिद्र साहित्य, बहु-स्तरीय छिद्र रचना असलेले-मॅक्रोपोरेस (व्यास > 50 एनएम), मेसोपोर (2-50 एनएम), आणि मायक्रोपोरेस (<2 एनएम) - उच्च विशिष्ट पृष्ठभागाचे क्षेत्र, उच्च छिद्र प्रमाण गुणोत्तर, वर्धित पारगम्यता, कमी वस्तुमान हस्तांतरण वैशिष्ट्ये प्रदर्शित करतात , आणि भरीव स्टोरेज क्षमता. या गुणधर्मांमुळे उत्प्रेरक, शोषण, पृथक्करण, ऊर्जा आणि जीवन विज्ञान यासह विविध क्षेत्रांमध्ये त्यांचा व्यापक अवलंब झाला आहे, साध्या सच्छिद्र सामग्रीपेक्षा उत्कृष्ट कार्यप्रदर्शन दर्शवित आहे.

निसर्गाकडून प्रेरणा रेखाटणे

श्रेणीबद्ध सच्छिद्र सामग्रीची अनेक रचना नैसर्गिक रचनांनी प्रेरित आहेत. ही सामग्री वस्तुमान हस्तांतरण वाढवू शकते, निवडक प्रवेश सक्षम करू शकते, महत्त्वपूर्ण हायड्रोफिलिक-हायड्रोफोबिक वातावरण तयार करू शकते आणि सामग्रीचे ऑप्टिकल गुणधर्म सुधारू शकते.

श्रेणीबद्ध संश्लेषणासाठी धोरणेसच्छिद्र साहित्य

1. सर्फॅक्टंट टेम्प्लेटिंग पद्धत

श्रेणीबद्ध मेसोपोरस सामग्री तयार करण्यासाठी आपण सर्फॅक्टंट्सचा वापर कसा करू शकतो? वेगवेगळ्या आण्विक आकारांचे दोन सर्फॅक्टंट टेम्पलेट्स म्हणून वापरणे ही एक सरळ रणनीती आहे. सर्फॅक्टंट स्वयं-एकत्रित आण्विक समुच्चय किंवा सुप्रामोलेक्युलर असेंब्ली सच्छिद्र संरचना तयार करण्यासाठी संरचना-निर्देशक एजंट म्हणून वापरल्या गेल्या आहेत. फेज सेपरेशन काळजीपूर्वक नियंत्रित करून, ड्युअल सर्फॅक्टंट टेम्प्लेटिंग वापरून श्रेणीबद्ध छिद्र संरचनांचे संश्लेषण केले जाऊ शकते.

पातळ केलेल्या सर्फॅक्टंट जलीय द्रावणांमध्ये, पाण्याशी हायड्रोकार्बन साखळी संपर्क कमी केल्याने प्रणालीची मुक्त ऊर्जा कमी होते. सर्फॅक्टंट टर्मिनल ग्रुप्सची हायड्रोफिलिसिटी अनेक सर्फॅक्टंट रेणूंद्वारे तयार केलेल्या समुच्चयांचे प्रकार, आकार आणि इतर वैशिष्ट्ये निर्धारित करते. सर्फॅक्टंट जलीय द्रावणांचे CMC हे प्रणालीमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या सर्फॅक्टंट, तापमान आणि/किंवा कोसोलव्हेंट्सच्या रासायनिक संरचनेशी संबंधित आहे.

बिमोडल मेसोपोरस सिलिका जेल ब्लॉक कॉपॉलिमर (KLE, SE, किंवा F127) आणि लहान सर्फॅक्टंट्स (IL, CTAB, किंवा P123) असलेले द्रावण वापरून तयार केले जातात.

2. प्रतिकृती पद्धत

संश्लेषण करण्यासाठी शास्त्रीय दृष्टीकोन काय आहेसच्छिद्र कार्बन साहित्य? सच्छिद्र कार्बनसाठी सामान्य टेम्प्लेटिंग प्रतिकृती प्रक्रियेमध्ये कार्बन प्रिकर्सर/अकार्बनिक टेम्प्लेट संमिश्र तयार करणे, कार्बनीकरण करणे आणि त्यानंतरचे अजैविक टेम्पलेट काढून टाकणे समाविष्ट आहे. ही पद्धत दोन प्रकारांमध्ये विभागली जाऊ शकते. पहिल्या श्रेणीमध्ये कार्बन प्रिकर्सरमध्ये अकार्बनिक टेम्पलेट्स एम्बेड करणे समाविष्ट आहे, जसे की सिलिका नॅनोकण. कार्बनीकरण आणि टेम्पलेट काढून टाकल्यानंतर, परिणामी सच्छिद्र कार्बन सामग्रीमध्ये पृथक छिद्रे असतात जे सुरुवातीला टेम्पलेट प्रजातींनी व्यापलेले असतात. दुसरी पद्धत टेम्प्लेटच्या छिद्रांमध्ये कार्बन प्रिकसरचा परिचय देते. कार्बनीकरण आणि टेम्प्लेट काढून टाकल्यानंतर निर्माण झालेल्या सच्छिद्र कार्बन सामग्रीमध्ये एकमेकांशी जोडलेली छिद्र संरचना असते.

3. सोल-जेल पद्धत

श्रेणीबद्ध सच्छिद्र पदार्थांचे संश्लेषण करण्यासाठी सोल-जेल पद्धत कशी वापरली जाते? याची सुरुवात कोलाइडल पार्टिकल सस्पेंशन (सोल) च्या निर्मितीपासून होते, त्यानंतर एकत्रित सोल कणांनी बनलेले जेल तयार होते. जेलच्या थर्मल ट्रीटमेंटमुळे पावडर, फायबर, फिल्म्स आणि मोनोलिथ्स यांसारखी इच्छित सामग्री आणि आकारविज्ञान मिळते. पूर्ववर्ती सामान्यत: धातूची सेंद्रिय संयुगे असतात, जसे की अल्कोक्साइड, चिलेटेड अल्कोक्साइड किंवा धातूचे क्षार जसे की मेटल क्लोराइड, सल्फेट आणि नायट्रेट्स. अल्कोक्साईड्सचे प्रारंभिक हायड्रोलिसिस किंवा समन्वित पाण्याच्या रेणूंच्या डिप्रोटोनेशनमुळे प्रतिक्रियाशील हायड्रॉक्सिल गट तयार होतात, जे नंतर कंडेन्सेशन प्रक्रियेतून ब्रँच केलेले ऑलिगोमर, पॉलिमर, मेटल ऑक्साईड स्केलेटनसह केंद्रक आणि प्रतिक्रियाशील अवशिष्ट हायड्रॉक्साइड गट तयार करतात.

4. उपचारानंतरची पद्धत

दुय्यम छिद्रांचा परिचय करून श्रेणीबद्ध सच्छिद्र सामग्री तयार करण्यासाठी उपचारानंतरच्या कोणत्या पद्धती वापरल्या जातात? या पद्धती साधारणपणे तीन श्रेणींमध्ये मोडतात. पहिल्या श्रेणीमध्ये अतिरिक्त कलम करणे समाविष्ट आहेसच्छिद्र साहित्यमूळ सच्छिद्र सामग्रीवर. दुसऱ्यामध्ये अतिरिक्त छिद्र मिळविण्यासाठी मूळ सच्छिद्र सामग्रीचे रासायनिक कोरीव किंवा लीचिंग यांचा समावेश होतो. तिसऱ्यामध्ये नवीन छिद्र तयार करण्यासाठी रासायनिक किंवा भौतिक पद्धती (जसे की मल्टीलेअर डिपॉझिशन आणि इंकजेट प्रिंटिंग) वापरून सच्छिद्र पदार्थांचे (सामान्यतः नॅनोपार्टिकल्स) पूर्ववर्ती एकत्र करणे किंवा व्यवस्था करणे समाविष्ट आहे. पोस्ट-ट्रीटमेंटचे महत्त्वपूर्ण फायदे आहेत: (i) विविध आवश्यकता पूर्ण करण्यासाठी विविध कार्यक्षमता डिझाइन करण्याची क्षमता; (ii) संघटित नमुने आणि मॉर्फोलॉजीज डिझाइन करण्यासाठी विविध संरचना प्राप्त करण्याची क्षमता; (iii) इच्छित अनुप्रयोग विस्तृत करण्यासाठी विविध प्रकारचे छिद्र एकत्र करण्याची क्षमता.

5. इमल्शन टेम्प्लेटिंग पद्धत

इमल्शनमध्ये ऑइल फेज किंवा वॉटर फेज समायोजित केल्याने नॅनोमीटरपासून मायक्रोमीटरपर्यंतच्या छिद्रांच्या आकारासह श्रेणीबद्ध संरचना कशी तयार होऊ शकते? प्रिकर्सर्स थेंबाभोवती घट्ट होतात आणि नंतर बाष्पीभवनाद्वारे सॉल्व्हेंट्स काढून टाकले जातात, परिणामी सच्छिद्र पदार्थ बनतात. बहुतेक प्रकरणांमध्ये, पाणी हे सॉल्व्हेंट्सपैकी एक आहे. तेलाच्या टप्प्यात पाण्याचे थेंब पसरवून इमल्शन तयार केले जाऊ शकते, ज्याला "वॉटर-इन-ऑइल (W/O) इमल्शन" म्हणून ओळखले जाते किंवा तेलाचे थेंब पाण्यात विखुरले जाऊ शकतात, ज्याला "ऑइल-इन-वॉटर (O/W) म्हणतात. इमल्शन."

हायड्रोफिलिक पृष्ठभागांसह सच्छिद्र पॉलिमर तयार करण्यासाठी, त्यांच्या हायड्रोफोबिक सच्छिद्र संरचना समायोजित करण्यासाठी W/O इमल्शनचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो. हायड्रोफिलिसिटी वाढवण्यासाठी, इमल्शनमध्ये कार्यक्षम कॉपॉलिमर (जसे की विनाइल बेंझिल क्लोराईड) गैर-कार्यक्षम मोनोमर्स (जसे की स्टायरीन) मध्ये जोडले जातात. ड्रॉपलेट आकार समायोजित करून, श्रेणीबद्धसच्छिद्र साहित्यएकमेकांशी जोडलेल्या छिद्रांसह आणि सतत छिद्र व्यास मिळवता येतात.

6. जिओलाइट संश्लेषण पद्धत

जिओलाइट संश्लेषण रणनीती, इतर संश्लेषण धोरणांसह, श्रेणीबद्ध सच्छिद्र सामग्री कशी निर्माण करू शकतात? झिओलाइट संश्लेषणादरम्यान फेज सेपरेशन कंट्रोलवर आधारित अतिवृद्धी धोरणांचा वापर श्रेणीबद्ध कोर/शेल स्ट्रक्चर्ससह द्वि-मायक्रोपोरस झिओलाइट्स मिळविण्यासाठी केला जाऊ शकतो, ज्यांना तीन प्रकारांमध्ये विभागले जाऊ शकते. पहिल्या प्रकारात आयसोमॉर्फस कोर (जसे की ZSM-5/सिलिकलाइट-1) द्वारे अतिवृद्धी समाविष्ट असते, जेथे कोर क्रिस्टल्स संरचना-निर्देशक एजंट म्हणून कार्य करतात. दुसरा प्रकार म्हणजे एपिटॅक्सियल ग्रोथ, जसे की झिओलाइट एलटीए/एफएयू प्रकार, ज्यामध्ये वेगवेगळ्या अवकाशीय व्यवस्थेसह समान इमारत युनिट्सचा समावेश होतो. या पद्धतीमध्ये, जिओलाइट थरांच्या निवडक अतिवृद्धीमुळे, कोटिंग केवळ विशिष्ट विशिष्ट क्रिस्टल चेहऱ्यांवरच केले जाऊ शकते. तिसरा प्रकार म्हणजे एफएयू/एमएझेड, बीईए/एमएफआय आणि एमएफआय/एएफआय प्रकारांसारख्या विविध जिओलाइट्सवर अतिवृद्धी. हे जिओलाइट पूर्णपणे वेगवेगळ्या जिओलाइट संरचनांनी बनलेले आहेत, अशा प्रकारे त्यांची रासायनिक आणि संरचनात्मक वैशिष्ट्ये आहेत.

7. कोलाइडल क्रिस्टल टेम्प्लेटिंग पद्धत

कोलॉइडल क्रिस्टल टेम्प्लेटिंग पद्धत, इतर पद्धतींच्या तुलनेत, ऑर्डर केलेल्या, नियतकालिक छिद्र संरचनांसह मोठ्या आकाराच्या श्रेणीमध्ये सामग्री कशी बनवते? या पद्धतीचा वापर करून निर्माण होणारी सच्छिद्रता ही कठोर टेम्पलेट्स म्हणून वापरल्या जाणाऱ्या एकसमान कोलोइडल कणांच्या नियतकालिक ॲरेची थेट प्रतिकृती आहे, ज्यामुळे इतर टेम्प्लेटिंग पद्धतींच्या तुलनेत श्रेणीबद्ध आकार पातळी तयार करणे सोपे होते. कोलॉइडल क्रिस्टल टेम्प्लेट्स वापरल्याने एकत्र केलेल्या कोलाइडल व्हॉईड्सच्या पलीकडे अतिरिक्त सच्छिद्रता मिळू शकते.

कोलॉइडल क्रिस्टल टेम्प्लेटिंगच्या मूलभूत पायऱ्या स्पष्ट केल्या आहेत, ज्यामध्ये कोलाइडल क्रिस्टल टेम्प्लेटची निर्मिती, पूर्ववर्ती घुसखोरी आणि टेम्पलेट काढणे समाविष्ट आहे. साधारणपणे, पृष्ठभाग आणि व्हॉल्यूम टेम्पलेट संरचना दोन्ही व्युत्पन्न केल्या जाऊ शकतात. पृष्ठभाग टेम्प्लेटिंग वैशिष्ट्यांद्वारे व्युत्पन्न केलेल्या त्रि-आयामी ऑर्डर केलेल्या मॅक्रोपोरस (3DOM) स्ट्रक्चर्समध्ये एकमेकांशी जोडलेले "बलून" आणि स्ट्रट-सारखे नेटवर्क आहेत.

8. बायो-टेम्प्लेटिंग पद्धत

श्रेणीबद्ध कसे आहेतसच्छिद्र साहित्यबायोमिमेटिक रणनीतींद्वारे उत्पादित जे थेट नैसर्गिक सामग्री किंवा उत्स्फूर्त असेंबली प्रक्रियांची प्रतिकृती बनवतात? दोन्ही पद्धती जैव-प्रेरित प्रक्रिया म्हणून परिभाषित केल्या जाऊ शकतात.

श्रेणीबद्ध सच्छिद्र रचनांसह विविध प्रकारच्या नैसर्गिक सामग्रीचा वापर त्यांच्या कमी किमतीमुळे आणि पर्यावरण मित्रत्वामुळे थेट बायो-टेम्पलेट म्हणून केला जाऊ शकतो. या पदार्थांमध्ये, जिवाणू धागे, डायटॉम फ्रस्ट्यूल्स, अंड्याचे कवच, कीटकांचे पंख, परागकण, वनस्पतीची पाने, लाकूड सेल्युलोज, प्रथिने एकत्रित, स्पायडर सिल्क, डायटॉम्स आणि इतर जीव नोंदवले गेले आहेत.

9. पॉलिमर टेम्प्लेटिंग पद्धत

पदानुक्रमित सच्छिद्र सामग्रीच्या निर्मितीसाठी मॅक्रोपोरसह पॉलिमर संरचना टेम्पलेट्स म्हणून कशा वापरल्या जाऊ शकतात? मॅक्रोपोरस पॉलिमर मचान म्हणून काम करू शकतात, रासायनिक अभिक्रिया किंवा त्यांच्या आजूबाजूला किंवा त्यांच्या आत नॅनोकणांची घुसखोरी, सामग्रीच्या आकारविज्ञानाला मार्गदर्शन करतात. पॉलिमर काढून टाकल्यानंतर, सामग्री मूळ टेम्पलेटची संरचनात्मक वैशिष्ट्ये राखून ठेवते.

10. सुपरक्रिटिकल फ्लुइड पद्धत

चांगल्या-परिभाषित सच्छिद्र संरचना असलेल्या सामग्रीचे केवळ पाणी आणि कार्बन डायऑक्साइड वापरून संश्लेषित कसे केले जाऊ शकते, अस्थिर सेंद्रिय सॉल्व्हेंट्सची आवश्यकता न ठेवता, अशा प्रकारे व्यापक अनुप्रयोग संभावना देतात? थेंबाचा टप्पा काढून टाकणे सोपे आहे कारण कार्बन डाय ऑक्साईड उदासीनतेनंतर वायूच्या अवस्थेत परत येतो. सुपरक्रिटिकल द्रवपदार्थ, जे वायू किंवा द्रव नसतात, ते हळूहळू कमी ते उच्च घनतेपर्यंत संकुचित केले जाऊ शकतात. म्हणून, रासायनिक प्रक्रियांमध्ये ट्यून करण्यायोग्य सॉल्व्हेंट्स आणि प्रतिक्रिया माध्यम म्हणून सुपरक्रिटिकल द्रवपदार्थ महत्त्वपूर्ण आहेत. श्रेणीबद्ध सच्छिद्र सामग्रीचे संश्लेषण आणि प्रक्रिया करण्यासाठी सुपरक्रिटिकल फ्लुइड तंत्रज्ञान ही एक महत्त्वाची पद्धत आहे.

सेमिकोरेक्स उच्च-गुणवत्तेची ऑफर करतेग्रेफाइट उपायसेमीकंडक्टर प्रक्रियेसाठी. आपल्याकडे काही चौकशी असल्यास किंवा अतिरिक्त तपशीलांची आवश्यकता असल्यास, कृपया आमच्याशी संपर्क साधण्यास अजिबात संकोच करू नका.

संपर्क फोन # +86-13567891907

ईमेल: sales@semicorex.com