蜂窝状TiO2
引言：使用有机模板来控制无机固体的结构的合成已经被证明在设计多孔孔隙材料方面是非常成功的。通过使用表面活性剂或乳化液液滴作为模板，可以获得更大的介孔。多孔固体在催化、吸附和分离等应用方面有很大的应用。例如，催化和大分子分离过程受益于更均匀的多孔支撑，以提高催化和分离效率。
乳胶颗粒模板可以在一个简单、快速、无表面活性剂的过程中创建大量氧化物组成的大孔网络。由这一过程产生的材料表现出显著的孔隙三维有序性。金属氧化物是由金属醇氧化物前驱体合成的，通常用于溶胶-凝胶化学合成。该技术不需要对许多金属醇进行预处理或特殊处理，即使是反应性很强的金属醇前驱体。该工艺的多功能性体现于多孔二氧化钛（整体形式(光反应的大带隙半导体）、氧化铝（催化剂或色谱载体）和氧化锆（一种高度耐腐蚀的陶瓷）的合成。在依赖于孔隙率、低密度和三维顺序的应用中，预期可能会产生巨大的影响。
合成方法：采用无乳化剂乳液聚合法合成平均直径为470nm的近单分散乳胶球。以过硫酸钾为引发剂，在70°C的脱气水中聚合。没有使用表面活性剂作为稳定剂。在整个28小时的反应过程中，通过保持恒定的温度和搅拌速率（245 rpm）来实现单分散性。最后将乳胶球离心，风干，并直接用于后续的模板反应。
下图说明了大孔金属氧化物网络的简单合成。将毫米厚的乳胶球层沉积在真空下的布赫纳漏斗中的滤纸上，并用乙醇（或2-丁醇）浸泡。在抽吸时，滴加乙醇钛，完全覆盖乳胶球。醇与乳胶的典型质量比在1.4到3之间。在真空干燥器中干燥材料3-24小时后，在575°C的流动空气中煅烧7至12小时去除乳胶球，留下320-360纳米空隙的硬脆粉末颗粒。煅烧样品的碳含量在0.4~1.0wt%之间，表明大部分乳胶模板已从3D宿主中去除。所有的样品在煅烧过程中都发生了收缩。腔之间的中心到中心分离比原始乳胶球的直径小26-32%。
SEM
BET and size
参考文献：Science281,538-540(1998).
高度有序的二氧化钛纳米管阵列
引言：
金属氧化物纳米结构具有独特的电学、光学和化学特性。例如，当结晶尺寸与Debyelength相当时，纳米氧化锡薄膜就会表现出显著的气体传感特性。尺寸约为 12 纳米的 TiO2 纳米结晶可显著改善光催化特性。使用具有尺寸依赖性和表面相关性的高度有序纳米管射线结构可以进一步改善气体传感、光催化和光电化学特性。
透明多孔半导体电极在染料或固态异质结太阳能电池中具有重要的应用价值。染料敏化太阳能电池（DSCs）是一种成本相对较低的太阳能电池技术。DSC中的电子收集层通常是一层10µm厚的纳米颗粒薄膜，具有一个由15-20纳米大小的纳米颗粒组成的三维网络。纳米孔膜的大表面积使其有效地捕获光，最大限度地增加光生电荷量。电子输运是影响这些纳米多孔纳米晶电极性能的一个限制因素，阻碍了实现更高效率的进展。两个晶体纳米颗粒接触时的结构无序导致了自由电子的散射增强，从而降低了电子的迁移率。一个有序和强互联的纳米级光阳极结构提供了改进电子传递的潜力，从而导致更高的光效率。纳米管结构已被研究，以潜在的增强电子渗透路径和光转换，以及改善在半导体-电解质界面的离子扩散。
制备方法：通过射频溅射和热蒸发，在玻璃、硅、氧化硅钝化硅片和氧化铝等基底上沉积厚度为 350-1000 nm 的钛薄膜。薄膜在三种不同的基底温度下沉积：室温250 °C和500 °C。蒸发时的沉积速率为 1-2 nm/s，溅射速率为 0.09 nm/s。沉积完成后，以大约 3 °C/min 的速度将基底冷却到室温。
SEM
参考文献：Nano Lett. 2006, 6, 215
Adv. Funct. Mater. 2005, 15, 1291±1296
