$TiO_2$ hollow spheres were fabricated by using $SiO_2$ as an inorganic template. Spherical $SiO_2$ particles were coated by $TiO_2$ through the nucleation process, and then the core $SiO_2$ part was eliminated by using HF solution. Finally, $TiO_2$ hollow spheres were obtained. The size of the $TiO_2$ hollow spheres was about 300-400 nm and the thickness of the hollow wall was about 20-30 nm. The hollow has several holes whose diameters were within 100-200 nm. Dye-sensitized solar cells fabricated by using the $TiO_2$ hollow spheres were characterized. The solar conversion efficiency of the cell was 8.45% when $TiO_2$ hollow spheres were used as a scattering material, while it was 4.59% when $TiO_2$ hollow spheres were used as a normal electrode material.
The carbonaceous materials have attracted much attention for utilization of anode materials for lithium-ion batteries. Among them, hollow carbon spheres have great advantages (high specific capacity and good rate capability) to replace currently used graphite anode materials, due to their unique features such as high surface areas, high electrical conductivities, and outstanding chemical and thermal stability. Herein, we have synthesized various sizes of hollow carbon spheres by a facile hardtemplate method and investigated the anode properties for lithium-ion batteries. The obtained hollow carbon spheres have uniform diameters of 350 ~ 600 nm by varying the template condition, and they do not have any cracks after the optimization of the process. Increasing the diameter of hollow carbon spheres decreases their specific capacities, since the larger hollow carbon spheres have more useless spaces inside that could have a disadvantage for lithium storage. The hollow carbon spheres have outstanding rate and cyclic performance, which is originated from the high surface area and high electrical properties of the hollow carbon spheres. Therefore, hollow carbon spheres with smaller diameters are expected to have higher specific capacities, and the noble channel structures through various doping approaches can give the great possibility of high lithium storage properties.
Pure and 0.3 wt% Au-doped In2O3 hollow spheres were synthesized via ultrasonic spray pyrolysis of droplets containing an In-source and sucrose in air and their gas sensing characteristics to 1 ppm ethanol, 1 ppm toluene, 1 ppm xylene, 2 ppm nitrogen dioxide (NO2), and 30 ppm carbon monoxide (CO) were measured at 400 - 450℃. The pure In2O3 hollow spheres exhibited relatively low gas responses and sluggish recovery kinetics. In contrast, the doping of Au into In2O3 hollow spheres significantly increased the gas response (S= resistance ratio) to 1 ppm ethanol (S= 20.6) at 400℃ with low cross-responses (S = 1.3-8.8) to other interference gases. Furthermore, the hollow spherical morphology of In2O3 provides a large surface area and facilitates rapid gas diffusion, resulting in fast response and recovery times. The sensor exhibited excellent performance with a low detection limit of 1.6 ppb. These findings indicate that the Au-In2O3 hollow spheres are promising candidates for advanced ethanol-sensing applications, particularly in breath-alcohol monitoring for ignition interlock devices.
We fabricated polymeric hollow spheres having macropores, which combine the advantageous properties of porous materials and hollow spheres. To fabricate such spheres, a polystyrene/methylmethacrylate solution was dispersed in water by vigorously stirring and then the suspension was quenched using liquid nitrogen. Water and methyl methacrylate present in the quenched suspension were readily sublimated by freeze-drying. Conclusively, the hollow-sphere structure and the macropores of its shell were created by the processes of liquid nitrogen-quenching and sublimation of methyl methacrylate domains within the shell, respectively.
Micro-size CdS spheres of hollow shape were fabricated through the self-assembly of high density arrow-like nanorods. The synthesis of the CdS hollow spheres were accomplished in an aqueous solution of cadmium nitrate and triblock copolymer (Pluronic P123) at low temperature (80 ${^{\circ}C}$) through the slow release of S2- ions from thioacetamide. Morphology of the fabricated CdS hollow spheres was characterized by X-ray diffraction (XRD), field-emission scanning electron microscopy (FE-SEM), and transmission electron microscopy (TEM). The results indicate that the arrow-like CdS nanorods are simultaneously grown and attached each other to form the building units that become the spheres with hollow inside as a self-assembled process. The CdS spheres have a diameter of $2{\sim}3 {\mu}m$ and consist of the nanorods with a length of$\sim$800 nm. The nanocrystal building blocks have a hexagonal CdS structure.
Uniform, hollow nanosilica spheres were prepared by the chemical coating of cationic polystyrene (cPS) with tetraethylorthosilicate (TEOS), followed by calcination at 600 $^{\circ}C$ under air. cPS was synthesized by surfactant-free emulsion polymerization using 2,2'-azobis (2-methyl propionamidine) dihydrochloride as the cationic initiator, and poly(vinyl pyrrolidone) as a stabilizer. The resulting cPS spheres were 280 nm in diameter, and showed monodispersion. After coating, the hollow silica product was spherically shaped, and 330 nm in diameter, with a narrow distribution of sizes. Dispersion was uniform. Wall thickness was 25 nm, and surface area was 96.4 $m^2/g$, as determined by BET. The uniformity of the wall thickness was strongly dependent upon the cPS surface charge. The effects of TEOS and ammonia concentrations on shape, size, wall thickness, and surface roughness of hollow $SiO_2$ spheres were investigated. We observed that the wall thicknesses of hollow $SiO_2$ spheres increased and that silica size was simultaneously enhanced with increases in TEOS concentrations. When ammonia concentrations were increased, the irregularity of rough surfaces and aggregation of spherical particles were more severe because higher concentrations of ammonia result in faster hydrolysis and condensation of TEOS. These changes caused the silica to grow faster, resulting in hollow $SiO_2$ spheres with irregular, rough surfaces.
Jo, Young-Moo;Lee, Chul-Soon;Wang, Rui;Park, Joon-Shik;Lee, Jong-Heun
한국세라믹학회지
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제54권4호
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pp.303-307
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2017
Pure $In_2O_3$, 0.5 and 1.0 wt% Mg doped $In_2O_3$ hollow spheres were synthesized by ultrasonic spray pyrolysis of a solution containing In-, Mg-nitrate and sucrose and their gas sensing characteristics to 5 ppm $C_2H_5OH$, p-xylene, toluene, and HCHO were measured at 250, 300 and $350^{\circ}C$. Although the addition of Mg decreases the specific surface area and the volume of meso-pores, the gas response (resistance ratio) of the 0.5 wt% Mg doped $In_2O_3$ hollow spheres to 5 ppm $C_2H_5OH$ at $350^{\circ}C$ (69.4) was significantly higher than that of the pure $In_2O_3$ hollow spheres (24.4). In addition, the Mg doped $In_2O_3$ hollow spheres showed the highest selectivity to $C_2H_5OH$. This was attributed to the dehydrogenation of $C_2H_5OH$ assisted by basic MgO into reactive $CH_3CHO$ and $H_2$.
The hollow $SiO_2$ spheres with uniform size were synthesized by a modified Stober method under the control of polyelectrolytes (PSS and PAA) as templates. This synthetic route includes the formation of spherical colloid micelle in ethanol solution, hydrolysis of TEOS under control of ammonia, and the removal of polyelectrolyte by washing or calcination. Hollow silica spheres with controllable core diameters between 100 and 270 nm and wall thickness between 15 and 50 nm have been synthesized. The influence of template solution concentration and solvent and dispersant on the formation of silica hollow spheres is studied and reported in detail.
$Ni(OH)_2$ hollow spheres have been prepared by solvent displacement crystallization using a micro-injection device, and the effect of process parameters such as concentration and the relative ratio of the injection speed of the precursor solution, which is an aqueous solution of $NiSO_4{\cdot}6H_2O$, to isopropyl alcohol of displacement solvent have been investigated. The crystal phases after NaOH treatment are in the ${\beta}-phase$ for all process parameters. A higher concentration of $NiSO_4{\cdot}6H_2O$ aqueous solution is injected by a micro-injection device and bigger $Ni(OH)_2$ hollow spheres with a narrower particle size distribution are formed. The crystallinity and hardness of the as-obtained powder are so poor that hydrothermal treatment of the as-obtained $Ni(OH)_2$ at $120^{\circ}C$ for 24 h in distilled water is performed in order to greatly improve the crystallinity. It is thought that a relative ratio of the injection speed of $NiSO_4{\cdot}6H_2O$ to that of isopropyl alcohol of at least more than 1 is preferable to synthesize Ni(OH)2 hollow spheres. It is confirmed that this solution-based process is very effective in synthesizing ceramic hollow spheres by simple adjustment of the process parameters such as the concentration and the injection speed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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