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Dendritic Fibrous Nanosilica: Discovery, Synthesis, Formation Mechanism, Catalysis, and CO2 Capture–Conversion
Accounts of Chemical Research ( IF 16.4 ) Pub Date : 2022-05-02 , DOI: 10.1021/acs.accounts.2c00031 Vivek Polshettiwar 1
Accounts of Chemical Research ( IF 16.4 ) Pub Date : 2022-05-02 , DOI: 10.1021/acs.accounts.2c00031 Vivek Polshettiwar 1
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Silica-based mesoporous nanomaterials have been widely used for a range of applications. Although mesopore materials (such as MCM-41 and SBA-15) possess high surface area, due to their tubular pore structures, pore accessibility is restricted, which causes limitations in mass transport. A new nanosilica was needed to overcome these challenges, including better accessibility, controllable particle size, and good stability. In 2010, my group invented dendritic fibrous nanosilica (DFNS), which has now become a family of novel nanosilicas. DFNS has several unique properties: (i) Tunable particle sizes (50 to 1200 nm), (ii) high surface area (500 to 1200 m2/g), (iii) tunable pore volume (0.32 to 2.18 cm3/g), (iv) wide pore size distribution (3.7 to 25 nm) characterized by radially oriented pores, (v) controllable fiber density (number of fibers per sphere), (vi) variable pore size and pore volume, (vi) high thermal (∼800 °C) and hydrothermal stability, and (vii) mechanical stability (∼130 MPa). DFNS possesses unique dendritic fibrous morphology, and hence can be reached from all sides and easily accessible. DFNS can now be synthesized using a open refluxing protocol, which allowed the scale-up of the process with a sustainable E-factor. In the last 12 years, the DFNS family of materials has been extensively studied for their formation mechanism and range of applications such as catalysis, solar energy harvesting, CO2 capture, CO2 conversion, sensing, biomedicine, energy storage and many more.
中文翻译：
树枝状纤维纳米二氧化硅：发现、合成、形成机制、催化和 CO2 捕获-转化
二氧化硅基介孔纳米材料已广泛用于一系列应用。尽管中孔材料（如 MCM-41 和 SBA-15）具有高表面积，但由于其管状孔结构，孔的可及性受到限制，从而导致质量传输受到限制。需要一种新的纳米二氧化硅来克服这些挑战，包括更好的可及性、可控的粒径和良好的稳定性。2010年，我组发明了树枝状纤维纳米二氧化硅（DFNS），现已成为新型纳米二氧化硅家族。DFNS 具有几个独特的特性：(i) 可调粒径（50 至 1200 nm），(ii) 高表面积（500 至 1200 m 2 /g），(iii) 可调孔体积（0.32 至 2.18 cm 3/g），（iv）以径向孔为特征的宽孔径分布（3.7至25 nm），（v）可控的纤维密度（每个球体的纤维数），（vi）可变的孔径和孔体积，（vi）高热（~800°C）和水热稳定性，以及（vii）机械稳定性（~130 MPa）。DFNS 具有独特的树突状纤维形态，因此可以从四面八方到达且易于接近。现在可以使用开放回流协议合成 DFNS，这允许以可持续的E因子放大工艺。在过去的 12 年中，DFNS 系列材料的形成机理和应用范围得到了广泛的研究，例如催化、太阳能收集、CO 2捕获、CO 2转换、传感、生物医学、能量存储等等。
更新日期：2022-05-02
中文翻译：
树枝状纤维纳米二氧化硅：发现、合成、形成机制、催化和 CO2 捕获-转化
二氧化硅基介孔纳米材料已广泛用于一系列应用。尽管中孔材料（如 MCM-41 和 SBA-15）具有高表面积，但由于其管状孔结构，孔的可及性受到限制，从而导致质量传输受到限制。需要一种新的纳米二氧化硅来克服这些挑战，包括更好的可及性、可控的粒径和良好的稳定性。2010年，我组发明了树枝状纤维纳米二氧化硅（DFNS），现已成为新型纳米二氧化硅家族。DFNS 具有几个独特的特性：(i) 可调粒径（50 至 1200 nm），(ii) 高表面积（500 至 1200 m 2 /g），(iii) 可调孔体积（0.32 至 2.18 cm 3/g），（iv）以径向孔为特征的宽孔径分布（3.7至25 nm），（v）可控的纤维密度（每个球体的纤维数），（vi）可变的孔径和孔体积，（vi）高热（~800°C）和水热稳定性，以及（vii）机械稳定性（~130 MPa）。DFNS 具有独特的树突状纤维形态，因此可以从四面八方到达且易于接近。现在可以使用开放回流协议合成 DFNS，这允许以可持续的E因子放大工艺。在过去的 12 年中，DFNS 系列材料的形成机理和应用范围得到了广泛的研究，例如催化、太阳能收集、CO 2捕获、CO 2转换、传感、生物医学、能量存储等等。
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