中國粉體網訊 模板法是利用具有一定立體結構、形狀容易控制的材料作為模板，通過物理、化學或生物的方法使物質原子或離子沉積到模板的孔中或表面，而后移去模板，得到所需要的納米結構材料的過程，用該方法制作的納米材料具有與模板孔腔相似的結構特征。
模板法制備納米材料的關鍵在于模板劑，其主要通過調控晶體的成核和晶體的長大兩個方面來改變產物的結構和形貌。常見的模板劑包括兩大類：一是天然的物質如納米礦物、生物分子、細胞和組織等；二是合成的物質如表面活性劑、多孔材料和納米顆粒等。基于其結構的差異，一般分為硬模板劑和軟模板劑。
模板法分類
模板法根據模板自身特點和限域能力的不同又分為硬模板法、軟模板法和自模板法。
硬模板法
硬模板法是制備中空微球及多殼層微球等常用和成熟的方法之一。硬模板是納/微米級的剛性材料，包括金屬、二氧化硅（SiO2）、聚苯乙烯（PS）和碳球等。其中SiO2微球常作為模板，是由于SiO2表面帶有大量羥基，可修飾帶雙鍵或氨基的硅烷偶聯劑，增加聚合物反應位點，最后通過酸或堿蝕刻去除。
Chen C等人用TEOS和氨水溶膠凝膠反應合成SiO2微粒，通過乙烯基三乙氧基硅烷改性SiO2微粒，制備出具有乙烯基的SiO2微球模板。然后加入苯乙烯（St）和二乙烯基苯（DVB）利用分散聚合法合成PS/DVB/SiO2的核殼結構微球。通過氫氧化鈉蝕刻SiO2核，獲得P(S-DVB)中空微球。
P(S-DVB)空心微球的合成路線圖
軟模板法
軟模板法模板易去除，是制備中空納米材料最普遍的方式。目前軟模板法最常用的模板包括微乳液模板、膠束／囊泡模板和氣泡模板，它們都是以流體的形式存在，模板在反應結束之前可以直接去除具有調整中空微球內外部結構的優點。但軟模板法受外界條件影響較大，制備的中空微球的形貌、粒徑及分布可控性較差。
Li Y等人將乙二醇和乙醇混合作為軟模板，然后加入二水醋酸鋅在100℃下高壓釜中反應數小時，經洗滌、過濾、烘干后，通過400℃煅燒1h除去模板后得到氧化鋅中空微球，作為高級氣敏材料。
Wang等報道了通過使用十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）作為囊泡模板來合成具有單晶殼結構的多殼空心Cu2O球，控制CTAB的濃度，形成的不同層數的囊泡模板最終形成了單殼、雙殼、三殼、四殼結構的 Cu2O 空心球。
軟模板法制備多殼空心球的過程圖
自模板法
相較于硬模板和軟模板的不同之處，自模板中的模板不僅起到框架作用，還直接參與到殼層的形成過程。制備過程主要分為兩步，首先合成實心微球模板，然后把實心微球轉變成中空微球。自模板法制備中空微球的機理主要有奧斯特瓦爾德熟化（Ostwaldripening）、表面保護蝕刻和柯肯達爾效應（Kirkendalleffect）等。自模板法能有效的節省模板材料，但內部材料在向外部生長成殼的過程中，不能精確控制其空腔體積的大小，進而影響中空微球的結構和形貌。
其中生物自模板法中生物基質不會被去除，模板在惰性氣體下高溫熱解為生物炭，是構成殼層的組分。王東升等人將螺旋藻粉分散于4%硝酸鐵溶液中攪拌12h 后，離心分離藻細胞，然后用超純水洗滌數次，將藻細胞加入6%氫氧化鈉溶液中，105℃冷凝回流2h，經離心分離清洗，將沉淀物置于石英舟中通入氮氣煅燒2h，獲得中空磁性碳微球。
參考來源：
[1]李磊等.模板法制備無機納米材料的研究進展
[2]張佳星等.中空微球制備方法及其制革工業中應用前景
[3]陳浩.中空多層殼微球制備及其吸波性能研究
[4]簡未平等.微球的制備技術及其在制革工業中的應用
(中國粉體網編輯整理/九思)
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