Organic Preforms of Biological Origin: Natural Plant Tissues as Templates for Inorganic and Zeolitic Macrostructures

Zamperi, Alessandro; Schwieger, Wilhelm; Zollfrank, Cordt; Greil, Peter

doi:10.1002/9783527619443.ch38

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“…To create such structures, man-made templates such as bubbles, colloids, polymers, , surfactant, and porous anodic alumina , have been widely used. However, they generally lack inherent complexity and hierarchical architecture, making it impossible to synthesize materials with unique multiscale structures and morphologies …”

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confidence: 99%

Biotemplated Hierarchical Nanostructure of Layered Double Hydroxides with Improved Photocatalysis Performance

et al. 2009

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We report a biomorphic hierarchical mixed metal oxide (MMO) framework through a biotemplated synthesis method. A uniform Al 2 O 3 coating was deposited on the surface of the biotemplate with an atomic layer deposition (ALD) process, and the film of ZnAl-layered double hydroxide (ZnAl-LDH), which faithfully inherits the surface structure of the biotemplate, was prepared by an in situ growth technique. Subsequently, a polycrystal ZnAl؊MMO framework obtained by calcination of the LDH precursor has been demonstrated as an effective and recyclable photocatalyst for the decomposition of dyes in water, owing to its rather high specific surface area and hierarchical distribution of pore size. Therefore, the new strategy reported in this work can be used to fabricate a variety of biomorphic LDHs as well as MMO frameworks through replication of complicated and hierarchical biological structures for the purpose of catalysis, adsorbents, and other potential applications.

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Biotemplated Hierarchical Nanostructure of Layered Double Hydroxides with Improved Photocatalysis Performance

et al. 2009

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“…Entre ellas, la tecnología de bio-réplica o biomáscara posee la capacidad de mimetizar la arquitectura porosa de los materiales naturales, a niveles macro, meso, micro e incluso nanoestructural, posibilitando la síntesis de cerámicas con carácter macro y microcelular, así como la selección y optimización del tipo de porosidad deseada: homogénea, heterogénea, isotrópica o anisotrópica, difíciles de obtener por técnicas convencionales (37,38).…”

Section: Transformación De Fasesunclassified

“…La Figura 12 resume las principales rutas de procesado para la transformación-réplica de materiales lignocelulósicos en materiales cerámicos según el esquema propuesto por Greil y col. (38,192). La mayoría de trabajos han tenido por objeto la fabricación de carburos, como el SiC y derivados del mismo, mediante infiltración de compuestos en forma fundida o vapor y posterior reacción con el material carbonoso previamente pirolizado (200)(201)(202).…”

Section: Síntesis Biomimética Método De Bio-réplica De Lignocelulósicosunclassified

Alúminas porosas: El método de bio-réplica para la síntesis de alúminas estables de alta superficie específica

Guerrero¹,

Maqueda²,

Castro³

et al. 2013

Bol. Soc. Esp. Ceram. Vidr.

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INTRODUCCIÓNEn general, la síntesis de estructuras cerámicas porosas con una alta estabilidad térmica y de elevada resistencia, tanto física como química, atraen cada vez una mayor atención en multitud de áreas, especialmente en tecnologías relacionadas con la energía y medioambiente, como separadores gas/líquido, filtros, electrodos porosos para celdas de combustible de óxido sólido (SOFCs), soportes de catalizadores, membranas de micro y ultrafiltración, sensores químicos, así como también en sistemas de aireación de líquidos, sistemas de intercambio iónico, diálisis, separación cromatográfica, sistemas optoelectrónicos, liberación controlada de fármacos y biomateriales para implantes (1-4).En concreto, las cerámicas porosas de alúmina, por sus excelentes propiedades intrínsecas (bajo peso específico, elevada superficie específica, alta permeabilidad y estabilidad térmica, resistencia a la corrosión) y su bajo coste de producción, presentan un gran interés tecnológico en diversos campos. Destaca su empleo como refractarios, como membranas de separación (5-7) usadas por ejemplo en componentes de filtros de metales fundidos (8) y de gases de alta temperatura (9), y como membranas catalíticas (10) encontrando utilidad tanto en la eliminación de compuestos contaminantes de efluentes gaseosos (11-13) como del agua En las últimas décadas el desarrollo de alúminas porosas viene siendo objeto de numerosas investigaciones por las propiedades intrínsecas que tiene el óxido de aluminio, como elevado punto de fusión, baja conductividad térmica, inercia química y resistencia a la corrosión, a las que se unen una elevada superficie específica y permeabilidad, que hacen que encuentren aplicación en multitud de sectores industriales y técnicos. En aquellos procesos en los que intervengan temperaturas altas, la estabilidad cristalográfica y textural de las alúminas adquiere una importancia significativa; sin embargo, la mayoría de los métodos de preparación conducen hacia la generación de óxidos metaestables, que no encuentran aplicabilidad en procesos de elevada temperatura debido a su transformación hacia la fase alfa, con la consiguiente reducción de superficie. El presente artículo realiza una revisión de distintas vías de obtención de alúmina porosa de elevada superficie específica, incluyendo los métodos y estrategias que han tenido por objeto la síntesis de alfa-alúmina de alta superficie. Dentro de este marco, el trabajo analiza los resultados obtenidos hasta el momento a través de la bio-réplica de lignocelulósicos, tecnología que permite mimetizar con exactitud la compleja jerarquía estructural de las máscaras hasta diferentes niveles. Porous Aluminas: The biotemplate method for the synthesis of stable high surface area aluminas Development of porous alumina has been the objective of numerous studies in recent decades, due to the intrinsic properties of aluminium oxide, such as high melting point, low thermal conductivity, chemical inertness and corrosion resistance which, in addition to a high surface area and perme...

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“…[1][2][3] These can include detailed structural features, such as undercuts, gradients, or continuous networks, which can only be elaborately produced with conventional top-down fabrication methods. 4,5 Natural functional materials are interesting templates for converting them into inorganic materials for a wide range of materials for various applications. 3,[5][6][7][8][9][10] Wood is such a natural structural and functional material comprising several levels of hierarchy.…”

Section: Introductionmentioning

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“…4,5 Natural functional materials are interesting templates for converting them into inorganic materials for a wide range of materials for various applications. 3,[5][6][7][8][9][10] Wood is such a natural structural and functional material comprising several levels of hierarchy. 11 Tracheids with diameters of 10-20 lm (latewood) or 30-40 lm (earlywood) are the dominating structural features of the xylems of softwoods such as spruce (Picea abies) or pine (Pinus silvestris).…”

Section: Introductionmentioning

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Silica replication of the hierarchical structure of wood with nanometer precision

et al. 2011

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The structural features of wood were replicated in silica on all levels of hierarchy from the macroscopic to the nanoscopic level of the cellulose elementary fibrils. This was achieved by a series of processing steps on spruce wood templates. Sodium chlorite was used to partially remove the lignin matrix from the wood cell walls, exposing the cellulose fibrils. These were optionally functionalized with maleic acid anhydride to stabilize the fibrillar structure and reduce the shrinkage of the template. Repeated infiltration with tetraethyl orthosilicate in ethanol deposited silica on the fibrils. Calcination at 500°C removed the rest of the organic template by oxidation and resulted in the fusion of the deposited material into a positive silica replica. Small-angle x-ray scattering evidenced fibrillar structures parallel to the original cellulose fibrils at length scales in the order of 10 nm, suggesting the successful nanoscopic replication of the cellulose fibrils and their orientation.

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Organic Preforms of Biological Origin: Natural Plant Tissues as Templates for Inorganic and Zeolitic Macrostructures

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Biotemplated Hierarchical Nanostructure of Layered Double Hydroxides with Improved Photocatalysis Performance

Biotemplated Hierarchical Nanostructure of Layered Double Hydroxides with Improved Photocatalysis Performance

Alúminas porosas: El método de bio-réplica para la síntesis de alúminas estables de alta superficie específica

Silica replication of the hierarchical structure of wood with nanometer precision

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