介孔氧化铁氧化锰复合氧化物的制备及其性能的研究(3)

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1.2.2.1.软模板法

软模板法的模板并没有预先就已经形成有序的介孔结构，作为模板的通常是一些有机化合物，主要包括生物大分子、表面活性剂等。在软模板法中常用的模板剂是一类阳离子表面活性剂，它是具有长链烷烃的一类铵盐，其中比较常见的是十六烷基溴化铵。而非离子表面活性剂是另外一类常见的模板剂，如F108等。该类模板剂材料的孔壁较厚，所以水热稳定性非常的好，此外，阴离子表面活性剂可以通过加入助表面活性剂作为辅助材料，这样就可以合成具有很多介孔结构的介孔材料。

徐东芝等[7]使用两步水热的方法制备得到了掺杂TiO2纳米粉末，而张花等[8]通过在碱性环境水热条件下，合成了MCM-41系列的SiO2介孔材料，合成材料的比表面积达到 1100m2／g以上。涂高美等[9]以F127为模版剂，采用蒸发诱导自组装的方法合成了有序的介孔炭材料，合成材料的比表面积达到了437m2／g。BE Wilson[10]使用同样的方法制备统一孔径的碳纳米材料，这样合成出来的碳材料跟在玻璃基板上生长所得到的产品没有显著性的差异，减少了从基板上除去膜的繁琐步骤，而且也大大减少了处理的时间。

1.2.2.2.硬模板法

硬模板路线则是使用已经具有固定介观结构的固体材料来作为合成模板，主要以多孔阳极氧化铝和多孔硅为代表，通过纳米浇铸方法来复制并获得有序介孔材料目标产物的方法[11, 12]。硬模板法最早是由Ryoo等人提出来的，随后引起了大家的广泛关注，其中介孔硅材料和介孔碳材料是常用的硬模板剂。Tian等[13]使用硬模版SBA-15和SBA-16制备得到有序介孔氧化物，其中 SBA-15和BA-16属于介孔二氧化硅模版，合成的介孔氧化物包括NiO、Co3O4和Cr2O3等。文献综述

这两种方法每个都有每个的优缺点，软模板法相对来说具有的优点是合成过程简单并且容易操作，如可以通过改变所用不同种类的模板剂或者改变反应物的比例等，可以非常有效地控制生成产物的结构以及孔道尺寸。使用硬模板法合成的介孔材料，硬模版的结构是被完全复制过来的，得到的介孔材料跟硬模板材料就会具有完全相反的结构，介孔结构和孔道的大小不能随意的改变。但是硬模板法也具有很多优点，可以用来合成很多类型的材料，利用一些软模板法很难得到的介孔材料。

1.2.3.介孔材料在超级电容器中的应用

超级电容器的电极材料的选择，首先要具有超高电容量，其次材料的导电性要好[14]。电极材料应用在超级电容器上的时候不仅要求具有较大的比表面积，而且要求具有合适的空隙，这样更加有利于电子在材料中进行扩散[15]。

J.Lee[16]等在1999年，首次报道了介孔碳材料具有双层电化学性能,而且相比较其它的碳材料由于具有特殊的孔道结构，同时具有较大的比表面积，因此表现出了更佳的电化学性能。随后有大量的文献报道介孔材料成为超级电容器的电极材料。Vettraino[17]等制备得到了介孔TiO2，Nb2O5和Ta2O5，并研究了他们的电化学性能。表明了只有介孔TiO2具有可逆的氧化还原性能，也就说明了只有介孔TiO2能作为超级电容器的电极材料。Liu[18]等利用软模板的方法合成得到了介孔V2O5材料。使用CTAB和BMI混合作为模板，通过调整模板的比例可以获得合适孔径分布，在模板剂为1：1的时候得到的材料的晶化程度最好，电容量可以达到 225F／g。

同时有研究表明可以使用电沉积的方法制备得到介孔金属薄膜，Wen[19]等利用不同的基底。使用电化学沉积的方法制备得到介孔Co(OH)2薄膜，而且以镍网作为基底制作电极材料进行电化学测试，结果表明电容量可以高达 2646F／g。除此之外，利用类似的方法，在加热到不同的温度下电沉积制备得到介孔NiO薄膜[20]，之后在250℃下淬火1.5h得到的介孔NiO薄膜其电容量可以达到590F／g。Brezesinsk[21]等使用溶剂蒸发诱导自组装的方法合成了一系列的介孔氧化物纳米材料，其中包括WO3[22]，CeO2[23]和TiO2[24]等。并把他们应用在超级电容器上，结果表明了它们都具有良好的电容性，特别是WO3 在点和存储的过程中是高度可逆的，效率可以达到95%。