微乳液/聚合诱导自组装法制备多级孔氧化铁微球及其性能研究

采用微乳液/聚合诱导自组装方法制备具有多级孔结构的Fe2O3微球。其特点是在微乳液体系中加入有机单体，利用微乳液的结构特性以及单体的聚合反应实现多级孔微球的制备。该微球由大量纳米粒子组成，纳米粒子之间有几十纳米的孔道，同时纳米粒子表面还分布着许多几个纳米的无序介孔。尺寸小的孔使微球具有较大的比表面积，而尺寸大的孔则有利于大尺寸的分子的流动，降低了扩散阻力，从而提高了反应活性。将研究微乳液组成、单体种类、单体浓度、聚合条件、热处理制度等对微球结构的影响规律，建立多级孔微球结构与反应条件之间的联系；通过对多级孔微球形成过程的研究，揭示其形成机理，进而实现微球结构的可控。研究Fe2O3微球的气敏和催化性能及其与微球结构之间的关系，为设计和制备具有优良催化和气敏性能的材料奠定基础。

自立项以来，项目组根据研究计划，从理论分析，材料的定向设计与制备，材料性能等方面开展多角度、多层次的研究。从理论上探讨了采用微乳液/聚合诱导自组装法制备的多级孔Fe2O3微球的结构对其性能的影响规律，从而有针对性地进行了材料结构和实验方案的设计；通过实验研究和理论分析，获得了微乳液体系的组成，反应单体的种类、浓度，聚合反应条件等关键参数对Fe2O3微球结构的影响规律，揭示了微乳液体系与聚合反应对多级孔微球结构的协同作用机制，实现了多级孔微球的可控制备，进而研究了多级孔微球结构对其性能的影响规律；发展了微乳液/聚合诱导自组装法的应用范围，开展了该方法应用于多孔CdS和ZnO材料的制备研究，并取得了初步的研究成果。在该研究基础上，将聚合诱导自组装法应用于染料敏化太阳电池TiO2阳极薄膜的制备，该薄膜展现了比传统纳米晶薄膜更好的光电性能，并系统研究了薄膜制备条件对薄膜结构以及光电性能的影响规律。