meso/macroporous inorganic oxide monoliths from polymer foams

6
PDMS stamps were inked with C 16 SH by rubbing the surfaces of stamps with a cotton swab pre-soaked with a solution of 20 mM [27] C 16 SH in ethanol fol- lowed by drying in a stream of nitrogen. The patterned SAMs were formed by pressing the inked stamps in contact with the gold substrates for about 1 min. The substrate was then washed with ethanol and DI water and blown dry in N 2 stream. Underpotential Deposition: The procedure for underpotentially depositing silver and copper has been described previously [8]. For the upd of copper onto gold, the working electrode was cycled at a rate of 10 mV s ±1 from 0 to 450 mV and emersed from the electrochemical cell under a controlled potential on the third anodic scan at 135 mV (vs. Cu wire) for u Cu = 0.6. For the upd of silver, the working electrode was cycled at 10 mV s ±1 from 0 to 650 mV and emersed under a controlled potential on the third cathodic scan at 60 mV (vs. Ag wire) for u Ag = 0.9. After emersion, the substrates were rinsed with absolute ethanol and blown dry in a N 2 stream. The coverages of the upd adlayers were deter- mined by XPS as described previously [24]. Desorption of SAMs: The SAM-patterned electrodes were cycled at 50 mV s ±1 from 0.05 V to ±1.4 V (vs. Ag/AgCl) in 0.5 M KOH in ethanol to re- ductively desorb the SAMs from the substrates [17]. During the final scan, the potential was held at ±1.4 V and the substrate was removed from the electro- chemical cell under controlled potential. The sample was rinsed with absolute ethanol and blown dry in a N 2 stream. Formation of PM Patterns: Dilute solutions of diazomethane in ether were carefully prepared according to a literature procedure [28]. Warning: diazo- methane is highly explosive and highly toxic and should be handled with ex- treme care. The concentration of diazomethane in ether was determined by titration with benzoic acid. Substrates were placed in an ethereal solution con- taining a desired concentration of DM for a predetermined period of time at 0 C. The amount of time the samples were exposed to air after emersion from the electrochemical cell and prior to DM exposure was ~ 1±2 min. Characterization: AFM images of PM films were obtained with a Nano- scope III scanning probe microscope (SPM) equipped with a J piezoelectric scanner (Digital Instruments, Santa Barbara, CA). An area of 120 120 lm 2 was scanned in tapping mode to attain the height images under an ambient lab- oratory environment. The images were plane fitted and filtered to remove noise using the instrument software. Received: January 14, 2003 Final version: February 14, 2003 ± [1] S. D. Ittle, L. K. Johnson, Chem. Rev. 2000, 100, 1169. [2] Polymer Data Handbook (Ed: J. E. Mark), Oxford University Press, New York 1999. [3] Polymer Handbook (Eds: J. Brandrup, E. H. Immergut, E. A. Grulke), 4th ed., Wiley, New York 1999. [4] J. S. Kong,D. J. Lee, H. D. Kim, J. Appl. Polym. Sci. 2001, 82, 1677. [5] K. Seshadri, S. V. Atre, Y.-T. Tao, M.-T. Lee, D. L. Allara, J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 4698. [6] Y.-T. Tao, K. Pandian, W.-C. Lee, Langmuir 1998, 14, 6158. [7] A. Kumar, H. A. Biebuyck, G. M. Whitesides, Langmuir 1994, 10, 1498. [8] W. Guo, G. K. Jennings, Langmuir 2002, 18, 3123. [9] S. Manne, P. K. Hansma, J. Massie, V. B. Elings, A. A. Gewirth, Science 1991, 251, 183. [10] C.-H. Chen, S. M. Vesecky, A. A. Gewirth, J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 451. [11] T. Hachiya, H. Honbo, K. Itaya, J. Electroanal. Chem. 1991, 315, 275. [12] D. M. Kolb, in Advances in Electrochemistry and Electrochemical Engi- neering (Eds: H. Gerischer, C. W. Tobias), Wiley, New York 1978, Vol. 11, pp. 125±275. [13] Y. Zhang, Y. Sung, P. A. Rikvold, A. Wieckowski, J. Chem. Phys. 1996, 104, 5699. [14] Y. Nakai, M. S. Zei, D. M. Kolb, G. Lehmpfuhl, Ber. Bunsenges. Phys. Chem. 1984, 88, 340. [15] D. Oyamatsu, S. Kuwabata, H. Yoneyama, J. Electroanal. Chem. 1999, 473, 59. [16] D. E. Weisshaar, B. D. Lamp, M. D. Porter, J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 5860. [17] C. A. Widrig, C. Chung, M. D. Porter, J. Electroanal. Chem. 1991, 310, 335. [18] R. J. Jackman, D. C. Duffy, E. Ostuni, N. D. Willmore, G. M. Whitesides, Anal. Chem. 1998, 70, 2280. [19] A. P. Russo, D. Apoga, N. Dowell, W. Shain, A. M. P. Turner,H. G. Craig- head, H. C. Hoch, J. N. Turner, Biomed. Microdevices 2002, 4, 277. [20] E. Shinohara, S. Kondo, K. Akahori, K. Tashiro, S. Shoji, IEICE Trans. Electron. 2001, E84-C, 1897. [21] S. A. Campbell, The Science and Engineering of Microelectronic Fabrica- tion, Oxford University Press, New York 1996. [22] J. Tien, Y. Xia, G. M. Whitesides, in Thin Films (Ed: A. Ulman), Academ- ic Press, Boston, MA 1998, Vol. 24, pp. 227±254. [23] After exposure to 10 mM DM in ether at 0 C for 15 h, the following ellip- sometric thicknesses were obtained for PM films: 947 nm on Cu(upd)/Au (u Cu = 0.6); 770 nm on C 16 S/Cu(upd)/Au (u Cu = 0.6); 54 nm on Au; 205 nm on C 16 S/Au; 0 nm on Ag(upd)/Au (u Ag = 0.9). These results indi- cate that a SAM actually enhances PM film growth on gold upon long- term exposures to DM in ether. [24] G. K.Jennings, P. E. Laibinis, J. Am. Chem. Soc. 1997, 118, 5208. [25] F. P. Zamborini, J. K. Campbell, R. M. Crooks, Langmuir 1998, 14, 640. [26] We conducted an experiment to deposit Ag(upd) on a Cu(upd)/Au sur- face that has a complete monolayer derived from C 16 SH. The cyclic vol- tammogram showed no silver deposition or stripping peaks in the poten- tial range of ±0.05 to 0.75 V (vs. Ag wire). This result agrees with those from Oyamatsu [15] that long chain alkanethiols prevent metal ions from diffusing to the substrate surface. Next, we electrochemically desorbed the C 16 S-SAM in a 0.5 M KOH/ethanol solution at ±1.4 V (vs. Ag/AgCl) and placed the substrate into a 0.1 M H 2 SO 4 (aq) solution to electrochemi- cally desorb Cu(upd). That the observed intensity of the desorbing peak of copper was approximately the same (within 5 %) as that of the deposi- tion peak of copper during the original upd process indicates that a C 16 S monolayer protects the underlying Cu(upd) adatoms from desorption dur- ing the Ag(upd) process. [27] D. J. Graham, D. D.Price, B. D.Ratner, Langmuir 2002, 18, 1518. [28] Diazald, MNNG, and Diazomethane Generators, Aldrich Technical Infor- mation Bulletin Number AL-180, 1993. Meso/Macroporous Inorganic Oxide Monoliths from Polymer Foams** By Hideki Maekawa, Jordi Esquena, Samuel Bishop, Conxita Solans , and Bradley F. Chmelka* A great deal of progress has recently been made in the de- velopment of synthesis and processing procedures for prepar- ing ordered inorganic±organic composites or porous inorganic materials with uniform channel dimensions that can be ad- justed over a wide range of length scales. Such materials are important for both fundamental study and their technological application in catalysis, micro- and opto-electronics, separa- tions, etc. Ordered mesostructured inorganic solids have been prepared by using self-assembling surfactant agents, often low molecular weight or block copolymer amphiphiles to direct the structure of network-forming inorganic species. [1±6] Water- soluble inorganic species, for example, will preferentially as- sociate with hydrophilic surfactant moieties through Coulom- bic or hydrogen-bonding interactions and be segregated and organized, according to the structure adopted by the self-as- COMMUNICATIONS Adv. Mater. 2003, 15, No. 7±8, April 17 DOI: 10.1002/adma.200304248 Ó 2003 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim 591 ± [*] Prof. B. F. Chmelka, Dr. H. Maekawa, [+] S. Bishop Department of Chemical Engineering University of California, Santa Barbara CA 93106 (USA) E-mail: [email protected] Dr. J. Esquena, Dr. C. Solans Institut d'Investigacions Químiques i Ambientals de Barcelona, CSIC Jordi Girona, 18-26, E-08034 Barcelona (Spain) [+] Present address: Department of Metallurgy, Graduate School of Engineering, Tohoku University, Sendai 980-8579, Japan. [**] This work was supported by the US National Science Foundation through grant CTS-9871970 and a joint research project of the US±Spain Science and Technology Program 2000. Travel assistance was provided by the US NSF Division of International Programs through grant INT-9726744. We thank BASF for the donation of the F127 and P123 triblock copolymer species.

Upload: h-maekawa

Post on 06-Jun-2016

215 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Meso/Macroporous Inorganic Oxide Monoliths from Polymer Foams

���� ����� ��� ���� �� ����� �� ���� �� ��� �������� �� ����� ��� ������ ��� ��������� �� � ����� �� �� � �� !�"# ����� � ������� �������� �� ��� �� � � ������ �� � ������$ %�� �������� �&�� ��� ������ ������ �� ��� ���� ����� � ������� �� ��� ���� ���������� ��� ����� � � �$%�� ��������� �� ���� ����� �� ������� ��� �' ���� ��� ���� ��� � (�

������$������������ ���� ���) %�� �������� ��� ���������� ���� ���� � ��

� �*�� ��� ���� ��� ���� ����� ��� ��* ����� !+#$ ,�� ��� �� �� ���� ��������- ��� ��� �� ��������� �� ������ �� � ���� �� � �. �/� ���� �� 01 �.��� ������� ���� ��� ����������� ��� ���� ����� � ���������� ����� �� �� ����� �� ���� � ���� �� �21 �. 3*�$ �� ��4 ��� ���5 $�$ ,�� ��� �� �� � �*��-��� ��� �� ��������� �� ������ �� � �. �/� ���� �� �1 �. ��� ������������ � ���������� ����� �� �� ��� �� �� ������ � ���� �� � �. 3*�$ &� ��4��� �&� 5 $6$ &���� ����� ��- ��� ���������� ��� � ���� �� �������� ���������� ���� ��� � � (� ������$ %�� ��*������ �� ��� �� �������� ��� ������� ��� �� 7�� �� ����� ��� ��* ����� !�0#$

�� ������ �� ��� ) %�� �&���������� ���������� ��� ������ ��1 �. �/� ���� $ 1 . �� /�$0 . 3*�$ &�8&���4 � $1 � 9:� � ������� �� ������� *��� ������ ��� �&�� ���� ��� ���������� !�"#$ ��� �� ��� � ��� ����- �������� �� �� ���� �� /�$0 . ��� ��� ��������� �� ����*�� ���� ��� ������������ ��� ���� ����� ���������� ����� ��$ %�� ����� �� � ���� �� ��������������� ��� ���� ��� � � (� ������$

������� �� �� ������ ) � ���� ����� ��� �� � �;�������� � ����� ������������ ������ ������ �� �� � � �������� �������� !�+#$ <��� ��) � �;��������� � � ���� �=��� *� ��� � ���� ��= � ��� ������ �� ������� �� �=������ ����$ %�� ���������� �� �� � �;�������� � ����� �� ������ ��� ��� ���� �� �� ���;� � �� �$ ���������� ��� ����� � �� �������� ����� �� ������ � �� � ��� ��� ���������� �� �� �� ��� � �������� ��� �� �� �� � �� �� >�$ %�� ������ �� � �� ��� ������ ��� �=���� �� � � ����� ����� �� ������� ����������� ��� ���� ��� � �� �� �� �=����� �� � �/� � �$

�����������) &,� ����� �� �� � ��� ��� ���� ��� �� � (�������� ''' ����� �� ���� � ������� 3���4 �?� �� �� � @ �;������� �������� 3� � ��� '����������- ����� A������- �&4$ &� ���� �� �� B �� ���

�� ������� � �� �� ���� �� ���� � ��� �� ��� ����� ����� �� ��� ��� ����������� ��* �������$ %�� ����� ��� ���� � ���� ��� � ������ �� ����*� �� ���� �� ��� ��������� �������$

C��� *��) @������ �0- � 2, ��� *��� ��) ,������� �0- � 2

/!�# �$ �$ '����- D$ 9$ @������- ����� ���� ����- ���- ���6$!�# ������� �� ��� ��! 3E�) @$ E$ ����4- :=���� F� *��� �� �����- (�

G��� ����$!2# ������� ��� ��! 3E��) @$ A������- E$ �$ '�������- E$ &$ H�����4-

0�� ��$- < ���- (� G��� ����$!0# @$ �$ 9���- �$ @$ D��- �$ �$ 9 �- "� ����� ������ ��� ����- #$% ��""$!1# 9$ ������� - �$ .$ &���- G$�%$ %��- �$�%$ D��- �$ D$ &�����- "� ��� �����

���� ����- ��&- 0�6+$!�# G$�%$ %��- 9$ ���� ��- <$��$ D��- '�(�)� ����- �*% ��1+$!"# &$ 9����- �$ &$ A ������- H$ �$ <� ��� ���- '�(�)� ����- ��- �06+$!+# <$ H��- H$ 9$ @��� ���- '�(�)� ����- �#- 2��2$!6# �$ �����- �$ 9$ ������- @$ ���� �- .$ A$ E� ���- &$ &$ H� ���- ������

����- $+�- �+2$!� # �$��$ ����- �$ �$ .������- &$ &$ H� ���- "� ��� ����� ���� ����- ��*-

01�$!��# %$ ���� ��- �$ �����- 9$ '����- "� ,��������� ����� ����- -�+- �"1$!��# �$ �$ 9���- � ������ � ,���������� ��� �� ,������������ ,�(.

�����( 3E��) �$ H�� �����- �$ <$ %�� ��4- < ���- (� G��� ����- .��$ ��-$ ��1/�"1$

!�2# G$ I����- G$ ����- �$ &$ C �*���- &$ < ������ - "� ����� ��� � ����-��*- 1�66$

!�0# G$ (��� - �$ �$ I� - �$ �$ 9���- H$ D�������- /��� /)� ��(� � ��� ������ ����- ##- 20 $

!�1# �$ :�������- �$ 9������- �$ G�������- "� ,��������� ����� ����-*0-- 16$

!��# �$ E$ <� ������- A$ �$ D��- �$ �$ ������- "� ��� ����� ���� ����- ��*-1+� $

!�"# �$ &$ < �� �- �$ �����- �$ �$ ������- "� ,��������� ����� ����- -��-221$

!�+# C$ @$ @������- �$ �$ �����- E$ :���� - ($ �$ < ������- H$ �$ <� ��� ���-���� ����� ����- 0�- ��+ $

!�6# &$ �$ C����- �$ &���- ($ �����- <$ ��� �- &$ �$ �$ %�����- �$ H$ ��� ������- �$ �$ ����- @$ ($ %�����- /����� ��������� ����- *- �""$

!� # E$ �� ������- �$ 9����- 9$ &����� - 9$ %��� ��- �$ ���J - 1,1�, 2�� �,�������� ����- ,#*.�- �+6"$

!��# �$ &$ �������- 2�� ������ �� ,�(�����( �� ������������� � ��.���- :=���� F� *��� �� �����- (� G��� ����$

!��# @$ % ��- G$ 7 �- H$ �$ <� ��� ���- � 2�� ��� 3E�) &$ F����4- &������ � �����- A�����- �& ����- .��$ �0- $ ��"/�10$

!�2# &���� �=����� �� � �� �� � ����� �� >� ��� �1 �- ��� ����� �� ��� ������� � �� �������� ��� ���� ��� ��� �� � ���) 60" �� �� ��3��48&�3���5 $�4K "" �� �� ����8��3��48&� 3���5 $�4K 10 �� �� &�K� 1 �� �� ����8&�K �� �� &�3��48&� 3�&�5 $64$ %���� ������� �� ����� ���� � �&� �������� �������� �� � �� ����� �� ���� ��� ��������� �=������ �� �� � �����$

!�0# H$ 9$ @��� ���- �$ E$ D� � � �- "� ��� ����� ���� ����- ��#- 1� +$!�1# ,$ �$ I����� � - @$ 9$ �������- C$ �$ ������- '�(�)� ����- �*- �0 $!��# <� ��������� �� �=�� ���� �� ���� � &�3��4 �� � ��3��48&� ����

���� ���� ��� � ������� ��������� ��� *�� ���� �����$ %�� ���� � *������������ ����� �� � �*�� ���� � �� �� ��� �� ���� � ��� ������ �� ����� �� / $ 1 �� $"1 . 3*�$ &� ��4$ %� � ������ ������ �� ��������� :������� !�1# ���� ���� ��� � �������� ��� ��*��� ����� ��� ����� ���� �� �� ��� ��������� �������$ (�=�- � ����������� ����� ����������� ������&� � � $1 � 9:�8������� ����� �� �� /�$0 . 3*�$ &�8&���4��� ����� ��� ��������� ��� � $� � ���:03�?4 ����� �� �� ����������� ������ ������ ��3��4$ %��� ��� �����*�� ����� �� �� ��� ������ �� ����� ���� �� ���= ������ ��� ���� 3 �� � 1L4 �� ���� �� ��� ���� �� �� ��� �� ���� ��� �� ��� �� � ��� �� ������ �� ����� ���� � ������������� ������� ��� ������� �� ��3��4 ������� ���� ������ �� ���� �� ��� &�3��4 ������$

!�"# �$ @$ H�����- �$ �$ �� ��- A$ �$ C�����- '�(�)� ����- �#- �1�+$!�+# ����% �334% �� ��������� 4������� - &��� �� %���� ��� '�����

��� �� A����� � (����� &D��+ - ���$

�� ���� � � �� �� ������ ����� � ������� � �!��� " ���##

A����! ��!5- "��� , 6)��- ��)�� / ���-���7� ���� - ��� /����� �� �����!M

& ����� ���� �� ������� ��� �������� ���� ���� � ��� ���*������� �� ������� � ��� ������ �� ��������� ��� ����� �� ������� ������ �/����� � ����� ��� �� ����� ������ ������ ��� �� �� ���� ������� � ���� ��� ���� ��� �� ���J����� �*�� � �� ����� �� ������ ������$ ���� ����� ��� ��� ������� ��� ���� ����������� ����� ��� ��� � ��������� ����� ��� �� � ������� �- � ���� ��� ������������ ��- ������� ���- ���$ :������ �������������� ������ � ��� �� ��*� ���������� �� �� �� ������������ �� ���������� ������- ����� ����������� � ��� �� ����� �������� ��� � ��� �� � ������� ��������� �� ����������� �� ������ � ��� ��$!�/�# <������������ ������ � ��� ��- ��� �=����- �� �������� ���� ������ ��� �� ������ � � ���������� �� �� �� ������� �������� � �� ������������� �� ������� ��� ��� �� ���������� �������� ;��- ������ �� �� ��� ��������� ������ �� ��� ��������

���

�����

����

���� ����� ���- �+- (�$ "/+- &� � �" $��% � $� �8����$� 2 0�0+ � � 2 <'DEG�.�� .����� H��� N ��$ 9H�&- <� ��� � 16�

/!M# ����$ A$ ,$ �������- ��$ �$ ������-!O# �$ A ���

��������� �� ���� ��� E�� ���� ��F� *��� �� �� ��� ���� �- ����� A�������& 62� � 3F�&4E��� �) �����P��� ���� ��$����$���

��$ @$ E�?����- ��$ �$ ������'��� ��� �Q'�*��� ��� ��� R�S� ?��� &�� ������ �� A��������- ��'�@��� H ����- �+���- E� + 20 A�������� 3�� �4

!O# ������� �������) ��������� �� ����������- H������� ������ ��E�� ���� ��- %����� F� *��� ��- ����� 6+ �+1"6- @���$

!MM# %� � ��� �� ������� �� ��� F� (�� ���� �� ���� ,������ �� ������������ �%��6+"�6" ��� � J� �� �������� ��J��� �� ��� F�/�� � �� ������� %��������� ������� � $ %��*�� ��� ������ �� ��* ��� �� ��� F�(�, � * � �� �� '������� ���� �������� ������� ����� '(%�6"��"00$ <������ A&�, ��� ��� ����� �� �� ��� ,��" ��� ���2 �� ����� ����������� ��$

Page 2: Meso/Macroporous Inorganic Oxide Monoliths from Polymer Foams

����� �� ���������� ��� ��$ ��������� �� � ����� �� ��� � ����� ��� �� ��� ������ � ����� �� ��������� ��� �� ��J������� ��� �� �� ��� ����� � �� ��� ������ �� ���� � ��� ����$'� ��� �����- �� ������ �� ��� ����� *� *����� �� ��� ��������� � ���������- ��� ��������� �� � � ;� �� ��� �������8��*� �� � ���� ��� ��� �� �������� ���� ���� ���� � �� �� ���� ��� ��������� ��� ������$ E=����� �� �� ����� ����������� ����� �� ������ ������ ��������� ��� �� ���� � ;��� �� �������� �-!"-+# �� ��������� � ��� ��� ����� �������� ������������-!6/�1# ����� ���-!��# ��� ��� � ��� ����$!�"/� #

A� ���� � �� � ������� ����������� ���� �� ������- ������������� ������ � ���/��� ���������- ���8�� ������ �� �������� ��- � ��� ����������� ���� ��� ��� �� ������� ��� ����������� �� ����� �� ��� ����� ��� �� �*�� � � ������� ��� ������� ��������� ������ ������ � ��� ���� ����� ��$ ����* ����� ����� ��� ������� �� ����� ����� ��� �� � ���������8���������� ���������� ��*� ���� ��� ��*���� �� ������*� ��������$ %���� ��*� ��������� ���� ������������ ������������ ��� �� � ���J���� �� �� ������ ����� ������- ������ �� ��� � ��� ����-!��/�0# � ����� ������ �-!�1# � �� � ���=�������� ������� ������-!��# � �������� ���-!�"# �� �� ��������� � ���� ������ ���$!�+/2�# ���������� �� �� � ��������� �� �� ���� � ����� ����8���������� ����� ���-���� �� �*� � �� � � �� � ���� ����� �� �� ������ ����- ��������� �� ����������� ��� � ;�� �� ��� �������� ��� ������������- ��� ����� �� ��� ��� ����� �� ��� ���� ���������� � �� ���� � �� ��� �������� � ����$����- � ����� �� ��� ������ �� �� ��*�� ����8�������

���� ������ � �= �� ����� ��� �� �� � ������ �������� �� �� � ������ ���������� ���� ���*�� �� � ������������������ �������� ��� � ������������������ �� ���/���8��� �� � � ����� �������� ����� ��$ ����������� ���� ������ ��� ��� � ��� ������ �� ������ ;�� �� �� ������� � ���� ���� ���� ����� �� ��� � ������ ���� �� � ���� ����������������8� � ����� ���$ &��������- � ������������ �� ���������������8���/��� � =���� � �� ��� ��� ��� �������� ����������� ����$ %�� ���������� ��������� ������ �� ������������ �� ��� �������� ����- � �� �������������� ������ � ������� �� ������������� �� ��� ����� �������� ����������� ��� ��� ������ � ��� ��$ A������ ��� ������������������ �� ��������� ��� ��������� ����� ������ ;�� �� �� �������������������� �� ����� ��- ��� �� ����8����� ������������ ��� �� ��J����� �����������$ �����?������- ��� ������������� ��� ����� �� ����������� ���� �� ������ �� ��� ���������- �� ��� ������ ���� ������ �� ���� � ��� ��� �� �������� �� � ;� ��������� ��� ������� � ��� �������� ����������� ��� ���� �������� � ��$ E� � ��� �� �� ��� ����� ������� �� ���*��� �=����� �� �� ���� ��� �� ������� � � ��������8���������� ������ � �������� ���������$ %� � ������� ��* ��� ��*���� ��*������� �� ������ �� ������������ ����� ��� � ��� � ��������- ����� �� ������ � �� ������8���������� ������ � �= �� ����� ��� ��� � �������������� ���� ���� 32�4 �������� � ���� �����- �� ������������ ��J������� � ����� ��� � ;� � ��� ��� ���$����� �� � ���������� ����� ��� ������ �� ������ ;�

�� ������� � � ���� ������������ ����� ��� � 3<8:4 �� � ��

������ 3:8<4 ����� ���- �� ����� ��� � ��� � ��������$!22/26#

%�� ���������� ���� ����� ��� ������ � ��� � ������������ ��� ��*� � �� ��� ���������������$ &� ���� � , ����� ��- � ���������� *� ���������� ���� ����� �� ���� ������� � � ���� ������������ <8: ����� ��- ������� �� T<8:

����������U- ���� ���� �� �������� ��������� $1/2 �� � � �������- ������������� �� ���� ���= ������ $�/� ��� ������$ %�� ��� *����� �� ��� ����� ���� � , ���� ���� ���= ������ �" ��2�/�- �� �������� �� ��� ������ ��������� ���� �� ���������� ��� ��� *� � ����� �� �������� �� �� ���� ����������$ '� ��������- �� ���� � , ����� ��- � ���������� ���� ����� �� ���� ��� ���� � � ���������������� :8< ����� ��- ������� �� T:8< ����������U-���� ���� �� �����- ������� ����� ���������� ��� ���� ���� �*����� � ������ �� $0 ��$ %�� ��� *����� �� �� � :8<����������� ���� �� � �� � ������ ������� 3� $� ��2�/�4 ������� <8:����������� �����$ %�� �������� �� ��� ���������� �� � ������� � ���� ��� �� ��� �� ���������� ���� ����������� ��� � � ��� �� ����� ������� � ��� � �������� ��� �������� ������ � <8: ��� :8<����� ���$!22-2"/26#

�������������� ����� ��- � ���� ��� �� �� ���������� ��- �� ��������� �� �� �� ��� � � � ���3�������� �= ��4� ����3������� �= ��4� ����3�������� �= ��4 3�E:���:��E:4 �� ����� ��������� �� � ���� ��� ������������� �������� ; �� ����� �= �� �������$ %� � �� ��� �*�� �� ��� � �� ��� ���������� <8:� ��� :8<����������� ������ ��� �� ������� ���/��� ����� ��� ����� � �� ������� ������= �� ��������� ��� �E:���:��E: ����� �������� ����������� ��� ��$ ���� ���/��� ����� ��� ��� ������ � � � � �

���

�����

�����

16� � � 2 <'DEG�.�� .����� H��� N ��$ 9H�&- <� ��� � ���)88$��*���$�� ���� ����� ���- �+- (�$ "/+- &� � �"

(b)

1 µm

1 µm

(d)

(a)

1 µm

(c)

1 µm

, �$ �$ �E� ����� ��) �4 � ���������� <8:����������� ���� ����� �� ������� ���� � � ���� ������������ ����� ��� � ����� �� ����� � �� 6 �$�L��������� ����� ��- � �$�L ���3E:4�- 0$+ �$�L �������- �$� �$�L � * �������;���- ��� � �$�L �����������K �4 ���� ��� ����8���������� � � �� ���������� ��� <8:����������� ����� �� ���� � 3�4 ��� � E:� �:" E:� 3���24�� ����� �������� ���/��� ����� �� ���� �� �� �� � � %E:�- $" � ���2- � ��������- ��� �$0 � ��: 3� $" 3���44K �4 � ���������� :8<��������������� ����� �� ������ ���� � � ���� ������������ � �� ������ ����� �� 3���E=�� ������4K �4 ���� ��� ����8���������� � � �� ������ ���� ��� :8<����������� ����� �� ���� � 3�4 ��� �� �� ��� ���� ���/��� ����� �� ������ ��� � 3�4$

Page 3: Meso/Macroporous Inorganic Oxide Monoliths from Polymer Foams

��� �� �� ����� ��� � ��� � �������� 3��� E=�� ������4$!�2-0 #

,�� ��� <8:����������� ����- ������ ��� �� ��� ��������*����� �� ��� ���������� �� � ���� �� ��� ����� ���������8���/��� ����� �� ��� �� ��� �� � � �� ������- �� ���*����� �� ��� ������ � ����$ ,�� ��� :8<����������� �����-���*��- ����*�� �� � � �� �������� ��� �� �� � � �� ����� ���/��� ����� ��- �� ��� �� ���� ���� �� ��� ���� ��� �������� ���$ &���� ��� �� ��� �� �� ��� �� ��� <8:������������ ����- ����� �� �������� � ������� 3�E�4 �����*�� �������� ���� �� �������� �������� ��� ��*���� �� � � ��8�E:���:��E: � ��� �� �� �������� ���� ������� �� ������������� �� �� ��� � � �� ��������$ , �����- �����?���� ���� ���� �� �� �= � ;� ��� ����*� ��� ���������� ��� �E:���:��E: �� ����� �������� ��� �� � ����� ����8����������� � ��$, ����� ��-� ��� ��� ������ *� �E� ����� �� ���� ���

����8���������� � � �� ����� ��� ���� ��� ���� ��� ����<8:����������� 3, �$ ��4 ��� :8<����������� �����3, �$ ��4- ������ *���$ %�� � ������ � �������� �� ����8���������� � � �� ���� ��� ���� <8:����������� ����3, �$ ��4 � � ��� �� �� ��� <8:����������� ���� ����� ����� ����� ��� �������$ %�� � � ��� �� �� ��� ����������� ��� �����?���� � � �� ��������������� � ��� �� ��� ������� �� �� �E:���:��E:8� � �� � ��� �� ��� <8:������������ �������� �������� ��� �� ��� ��� �� ������- �� ������*��� 3�������4 �*�������$ C���*�� �� ��� ����� � ����������� ��� ����� �������� ��������� �� ���� ��� �� ������� � � ����8���������� � � �� �������� ���� � � ��� �� ����� ���������� ���������� ���� ���������$ %� � � �������� �� � ������ ������ �� ������� �������- � �� � ��� 3�������� ��� ���� A������/@�����/������� 3A@�4 ��� � ;�� ��� ��� �� ������ �4 � ���� ��� �� � " �� ���� ��� ���������������- � ��� � �� �� � ����� ��� � ��� ����� �1 /1 �� ��� ������ 3��� ���� ����4$:� ��� ����� ����- ����8���������� � � �� �������� ��

��� :8<����������� ����- � �� ���� ���� �� ���������� ���� ���� ���= ������ 0 �� � � ������ 3, �$ ��4- ����� ����� ��� � ��� ���� ���� �� ��� �������� :8<���������������� ��$ %� � � ���� ������� ���� �������� �� � � �� ����� �E:���:��E:8� � �� ���/��� ����� ��� ��� ��� :8<����������� ����- ��� �� ������� ��� ���������$ ���*��-�� ���� � , ���� ��- �*�� ����� ;�� ��� ��� ��� � � �� ����������� ��������� �� ��� ��*���� �� ��� :8<����������� ��������������- � � ��� �� ��* ��� ���� �� ���� ���� ������������� ���� �� �������� ��� ���� �� ���������$!�+/� # D��������8���������� � � �� �� ������ � �= �� ����� ��� �� �������������� ��������� ��� ��������� ��������� �������� �� <8:����������� ����� �� ���������$D���� ��� �������� ����8���������� � � �� ����� ���

����� �� ���� ��� �� �� �� <8:����������� ����� �� ��������*����� ���� ���� ��� �������� ���������$ E=����� �� ������� �������� �� �� ��� <8:����������� ����� ��� ���������� ����8���������� � � ��� ��� ���� � , ���� �$ , ������ ��-� ��� �� ��� ��������� �� ����������� <8:����������� ����� ��� �� � ������� �����- � �� , ������ ��-� ��� ��� ��������� �� ���� ����8���������� � ��

�� ����� ��� ������ ���� ����$ %�� ���� ����� ����� ���� �� ���� ��� � ;�� �� ��� ����� ���$ ��� �� ���� ��� �� �� �����*� ��� ����� � ���������- ���� � ��� �� �� ��� � � �� �������� ���� ������- ������ �� � ��� ����� �� ��� ����� ���������� �� ��� � ���� ��� �� ��� �� � ��� ���������� �����$���� ��� ����� ����� �� �� �� ���� �*�� � ������ � ����������� � ������ ������- ������ �� � ���= ������ �1L ������� �� � �������� ��� ���� ����� �� � ���� ��� � ������� �� ����8���������� � � ��$ %�� ���� ����� �� ��� ����� ��� ����8���������� � � �� ����� ��� ����� �� ���� ����� ���� ��� �� � ��� <8:����������� �����- �� ���� �, ���� �$%�� ���� �� ��� ���������� ���������� ����� ��� ���

�� ���������� ��� ������- ������ �� �� ��� ����� ��� ���� ������ ������������� �� ������ ;�� �� ����� ��$ ,�� �������-��� � �������� ����� �� ���� � , ���� �� �� ������ ���� ������� ��� �� ������ �� �������� � ��� �����- � ����� ����������� ����� �� ���� � , ���� �� ������ ������� �� �� ����������� ����� ���$ &� �� ���� ��� �����-����� �*����� ���� ����� � � ��� ����� �� ������ ��� �� ����� ��� ��$ %���- ��� ���� ��� <8:����������� ����� ��� ������?���� ����8���������� � � �� ����� ���- �������� �� *������ � �� �= ��� �� ������ �� ��� ���� �� ���� ����� ���� ����� ������$ �����*��- ��� ����� �� ���� ��� ���������� ������ � � �� ����� ��� ��� �� ��� � �� �� ���� �� �� � ������ ��$%�� �������� � ��� ����� ��� ���� ���� � �� �� ��� ����8

���������� � � �� ����� ��� ������ ���� <8:������������ ����� ��� ���� � , ���� 2 �� ����� ��� �� � � �� � ��������� � ��� �������� ���/��� ����� ��$ ���� � �� �� �� �� $ 1 � ��/2 ����� �� ���� ���- � �� � ��������� �� �� ���

���

�����

����

���� ����� ���- �+- (�$ "/+- &� � �" ���)88$��*���$�� � � 2 <'DEG�.�� .����� H��� N ��$ 9H�&- <� ��� � 162

(a) (b)

(c) (d)

polystyrene foams

calcined silicas

, �$ �$ ���������� �� � ������� ���� ����� �� �-�4 ���������� ���������� �� ��� �� � ����� ��������8� � �� ���/��� � =���� ��� �-�4 ����8����������� � � ��$ �4 &� ������������� ���������� <8:����������� ����� ��- ������� �� ����� ��� � , ���� ��K �4 � ����������� ���������� <8:���������������� �� ������ ��� ���� �� �� � 3�4K �-�4 ���� ��� ����8���������� � � ��� ������ �� �� �� ��� <8:����������� ����� ��� ���� � 3�4 ��� 3�4-������ *���$ %�� ���������� ����� ��� ����8���������� � � �� ��� ������� �� ����� ��� � ��� E=�� ������ ���� �� �� ��� ���� ����� �� ��������� ���$ %�� ����� ��� ���� ��� ���= ������ � �� �� �� � ��� � � ���� ��������� �� ��� ���$

Page 4: Meso/Macroporous Inorganic Oxide Monoliths from Polymer Foams

*�����- � $� � ��/2- ��� � � �� ��������$!0�# %�� �=���� �� ��� ������ � �������� ��������� �� ��� ����� *� � :� ����������� �� � ��� � � �� �������� ����� ��- ������ ��� ���� � ����� � � ���� ��������� ���� �������� �� � :� � ��� �������$ %� � �������� ���� ��� �= �� �������� �������� ��� ������ ��� � ���� ���������� ��� �� � � �� � ��� ������������� ��$ ������� �E� ����� 3��� ���� ����4 �� ����8���������� � � ��� ����� ���� �� ������� � ��� �� ���������� ���= ������ 1 �� � �� ��� � ���� �� ������ ��� :� ���������� ��$ %�� ���������� ��������- � ���� ������� ���� ������� � ����� �� � �$�L � * ������;���- ���� ������� ��� ������ ��� ����� �� ����� ���� �� ������� �� �� ���������� � � � 32� � 2 >�4$ %� � �������� ������������� � ��� ����� �� ����� �� ������- ��������� �� ����������� ��� �� ������$ %� � ���� ����� �� �� �������� � �� ���� �� ������� ��� ���� �� � � � �� �������� �����������$%�� ����8���������� � � �� ����� ��� ������ ���� ���

<8:����������� ����� ��� �E:���:��E: �� ����� ��������� ��� �� 3, ��$ �� ��� ��-�4 ���� ���� �� �������� ���������� $2/� �� � � ������- ������������� �� ���� ����= ������ $�/ $1 �� � � ������ �� ��� �� �������� �����= ������ � ��$ %�� ��� *������ ��� � � ��2�/�-� �� � ��������� �� ��� ��� *����� �� ��� �������� ������� ���� 3� �" ��2�/�4K ��� ���� ��� �� �� ��� � ���� ��������� �� ��� �� ���� � � �� ���� �������� ������ �������� ���� �����$ %�� ������� �� ������� �������� � ��� ����8���������� � � �� ����� ��� � ������� �� ��� 7���� � ������� �� 37C�4- (� ���� ��- ��� ������ �� �� �������� � �������� 3%E�4 ������� ���� � , ���� 0$ %�� 7C� ������ � , ���� 0� ���� 3� 4- 3�� 4- ��� 3� 4 ���� ����� ���� �� ��=������ ������ �� ��� ��� ��� ��������- �� ������ ��� �� �$+- 2$6- ��� 2$1 ��- ������ *���$ %�� A�������/E������/%����� 3AE%4 ������� ����� ��� ������ �1 ���"1 ���/�$ %�� � ���� ������� ����� ��������� �� � ����%E:� ���������� ��� ��� ������� �������� *������- ������ ��������� �� ��� ������� ����� �����*�� ��� ��� ������������� �A&��1 ����� ��� ������ �� �� ��� ���� ���2�E:���:��E: ����� �������� ��� ��$!0 # %���� �������

����� ��� �������� ���� � ���� ���� ������� ��� ��� ���� ����������� � � �� 3V 1 ���/�4$!�+# %�� (� ������ ��/������ �� ������� 3��� ���� ����4 � %�� '.- �� � ����� �������� ����� �� ����� � � ��� ��* �� �� �� ��� �*����� ��� ������������� � ������� ����� �� ��� �����$!0�# %�� ��� � ������ � ��� ���� �� ���*� ���� � , ���� 0� �� ���� ��� ���� ��� ������� �� ������ �� ��� (� ������ �� ������� ��� ������������ ��� A@� ������$!02# & ������ ����� � ��� ��� �� � ������*�� �� 1$� � $1 ��- ������� �� � �� ���� ������� � ;�$ '�, ���� 0�- ��� %E� ���� �� ��� ����8���������� � � ������� �� ��*���� ��=������ ������ �� ���� � ��� � � �� ��������� ����- �� �� ��� ����� ���� �� ��� �� �� + ��$ %� � � ����� ��������� �� ��� ����� � ������ 3 5 �3� 4 B �8�2 5"$6 ��4 ������ ��� ���� ��� ����� �� �� ��� 3� 4 7C� �������� ��$ %�� ���� ��� ��� �� ������ ������ �� ��� ��������������� � ��� ����� �� �� ����� �$+ ��- � �� � ���������� �� ���� �� ��=������ �A&��1 ��������� � � �� ������ �� ���2 �E:���:��E: �� ����� �������� ��� ��$!�0-0 #

%�� ����������� ��� ���� �� ����8���������� ������� � �= �� ����� ��� �� �� ���������� ����� ����� �� ��

���

�����

�����

160 � � 2 <'DEG�.�� .����� H��� N ��$ 9H�&- <� ��� � ���)88$��*���$�� ���� ����� ���- �+- (�$ "/+- &� � �"

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0 2 4 6 8 10 12

[SiO2], wt% in initial solution

Den

sity

, g/c

m3

0

10

20

30

40

50

Shrin

kag

e, %

densityshrinkage

, �$ 2$ �������� � ��� ����� ��� ���� ���� �� �� ���� ��� ����8����������� � �� ����� ���- ������ �� ����� ��� �� ��� � :� ���������� �� �� ��� %E:�8����8�������8�E:���:��E: �� ����� �������� ���/��� ����� �� �� ��� ��� ���������� <8:����������� �����- ���� �� ����� ���� � , ����� ����� ��-�$

, �$ 0$ �4 ����������� 7���� � ������ �� ������- �4 A@� ��� � ;� � ��� ��� �����*� ���� ��� ���� ��� ������ �� ������ �� (� ������ �� ������� �������������- ��� �4 %E� ���� �� ��� ���� ��� ����8���������� � � �� ���������� ��� <8:����������� ����� ��$ %�� �� � �� ���/��� ����� �� ���� ���� ��� � %E:�- $" � ���2- � � �������- ��� �$� � ��: 3� $" 3���44$

Page 5: Meso/Macroporous Inorganic Oxide Monoliths from Polymer Foams

�=�������� ��������� �� ����� �= �� ������� ����� ���� � � ��- ����� �� ; ���� � ��� � ��� �$ ,�� �=����- , ����� 1�-� ���1�-� ������ *��� ��� ��� �������� ���������� ��� ��������� �� � ���������� ���� �������� ��� ��� ������ �� ����8���������� ; ���� � ����� ��$ , ����� 1�-� ������ *������ �E� ����� �� ��� ��������� �� � <8:��������������� ����� �� ��� ������ �� ���� ��� ����8���������� ; ��

��� �- ������ �� �� ��������� �������� �� ���� ����� ������ � � ��- ��� �� �� I���0 �� � �������� �� ; ���� �$ & �$� ������8���������� ; ���� � ������ �� �� � �� ������� �$1 �� 3, �$ 1�4 �� ���� ��� �� � ��� �� �� ��� � � ���������� <8:����������� ���� 3, �$ 1�4$ ����� �� , ������ 1�-�- ��� ����8���������� ; ���� � ����� �� ������ ��0 L- ���= ������ � �� �� ���� �� ��� � � �� ������$ %� ������� ��� ����� ��� �� ��� �� � ������� �=����� �� ������������ � ��� �� �� �� ���� �������� �������� ����$ &� ������ ����8���������� � � ��- ������ �� ���� ���� ��� ������� ����8���������� ; ���� � ��������- ������ �� �������������� �� ���� �� �� ��� ��*�� �� ��� ���������3, �$ 1�4$ ��*���� ������ ��� �����*�� � ��� ����8����������� ; ���� �- ������ ��� ����� �� ���� ��� �����$ %�� AE%������� ���� �� ��� ����8���������� ; ���� � �� ���������� �� +2 ���/�$ %�� A@� ��� � ;� � ��� ��� �� ���*�- ����� ��� ���� ��� ������ �� ������ �� ��� (� ���� �� ������������ � ���� ��� �������� �� 1 ��- �� ���� �* �������� ����� �������� 3V � ��4$����� ��� �� ����8���������� � ��� � � �� �$1 �� ����

��� � � ����� ������ �� �� �� % 3:�����240 �� � ���������$ D �� ��� � � �� ��� ; ���� � �������- ��� ����8����������� � ��� � ����� ��� ������ �=���� *��� 32 L4 ��� �� ���� ���� ��- ��������� �� ��� ���������� �� �� ��� � ��� �

�������� ��� ��- � � ��� �� � � ��$ %�� AE% ������� ����� ������8���������� � ��� � ��� �11/�� ���/�- �� ��� A@���� � ;� � ��� ��� �� ���*�� ��� �� ����� *��� ����� ������������ �� " ��$ %� � ������� � ������ ����� � ����������� ����� ���� ��� ��� ��� ��������� � ��� � ������� ;�� �� % ��0 �� �� ��� ���� �E:���:��E: ���������$!�2#

7C� ������� ����� � ���� ���������� ������� � ����� ���� ���� ��� ����8���������� � ��� � �� ; ���� � ����� ���-� �� ��� � ���� �� ���*��$ %�� � ��� � ��� ; ���� � ���������� ���� ��� �������� ����� �� ���� ��� �� �� ����� *����� ����������� 321 >� ��� 0 >�- ������ *���4$ %�� �������� �������� ���� ������� ���� ��� ��� �� ������ ����� ����������� ��� ��� ������ �� �� ����� �� � ��������� ������� � �= �� ����� ��� � �������$ ���� ������� � ��� ������ ��������� �� ������ ������ ��� ������ �� �� ����8����������� ������ � ��� �� �� � �� *�� ��� �� ����� � ���- � ������ ��� ����������- � ���� ���- ��� ���� �����$'� �������- ��� ������ �� ��� ��������� ;�� �� �� ��*��-

��������- �� ���� �� ����8���������� ������ � �= ������� ��� ��*� ���� ����� ���$ ���� ����� ��� ��� �������� ;�� �� �� ���������� ���������� ����� ��� �E:���:��E: ����� �������� ��� �� �� � ���� ��� ���������� ������������� �� ����� �= �� ��� ��$ &���� ���� ��� �� �� �����*� ��� ����� � ���������- ��� ������ �� ����8����������� � � ��- ; ���� �- ��� � ��� � ����� ��� ���� ��� ��� � ��������� � ����� ��� �������� ����������� ��J������������ ��� �������� ����������$ ,�� � � ��- ��� � ����� � ��� ���� ��� �� ��� � ;�� ��� ��������� ;�� �� �� �� ���� ���� ���� ������� � ��� ������� � ;� ��� �� 1/� ��- �� � ��������� $�/1 �� ���������$ ���� ����� �= �� ����� ��� �� � ����� ����8��������� � �� ��� �� �=����� �� ����� �� ������� ��� ������ �� � ���� �� ��� � �� ������� ����� ��������� �� ��� ����� ��- ��� ������� ��� ����� ��������� �������� ��$ ���� ��� ��� �� ��� � ;�� ��������� ��� ������������� �� � ����� ��� ��*� ��� �� ��� � ��� �� ���*���*����� ����� ��- ������ ��8������ ��- ���8�� ��������������� ���

,7��������

����� ) %�� ����������� ��=��������������� ����=������ �����- ������* ���� �� ���3:E4� ��� ������������������ ��������� �����- ���3:E4+- ����66OL- ��� �������� ���� ( ��� ���� ���� ��$ 3@���4$ %�� ���3���������= ��4� ���!����3������� �= ��4� ���!����3�������� �= ��4 3�E:���:��E:4 �� ����� �������� ����������� 3E:4� 3�:4" 3E:4� 3������ � ���24 ���3E:4� 3�:4" 3E:4� 3������ � ,��"4 ��� ��� �� �� A&�, 3����� :� *�-(@4$ 3E:4�23�:42 3E:4�2 3������� � D�04 �� �������� ���� '�' 39����������- A��� ��4$ ��+3E:4� 3A� J " 4 �� ��� �� �� � ����&��� �� ���� �3��� ��� �- H������4$ &�� ����������� ��� ���� �� ���� *��$ ��������- � � ������- ������������- ��� ����������� ��� �������� � ���� ���� &��� �� 3� �������- < ����� �4 �� ���� ����� 3������- A��������- �� �4$ ������� ��� � * �������;��� ��� �� � �� �� � �� ���� �� ����� *����� �� �� ��� �� �������������� ������������ � ���� ��� �= �� �� �� � ���� ��� �� � ��� 0�����������������������$ ������ �� ��������� 366L4- � � ����- ����� �� � ����� 366OL4-���� �� ���� � ;� ��� ����� ���- ��� ����������� 366OL4- ���� �� ������� �������� �� ����� �*��� �� ����������� �� ��� ����� ���- ��� ���� �� ���� *��$%�� � ��������� � � ���� �-���;�� � ��������� �� �� 3&'A(4- ���� �� ������ ;�:8< ����� ���- �� �� � �� �� ���������� ;�� �� � ��������$ �� �� ;�� ������ ���� � ��� �� ��� �=�� �����$ '������ � �= �� ��������� ���������������� �� ���� 3%E:�- 6+OL4- ���������������� ������ 3%E:%- � 61L4- ��� ; ���� �

���

�����

����

���� ����� ���- �+- (�$ "/+- &� � �" ���)88$��*���$�� � � 2 <'DEG�.�� .����� H��� N ��$ 9H�&- <� ��� � 161

µ

(a)

µ

(b)

(c) (d)

, �$ 1$ �4 �E� ���� �� � <8:����������� ����- ������ ���� � � ���� ������������� ����� ��� � ����� �� ����� � �� 6 �$�L ��������� ����� ��-�$+ �$�L ���3E:4�- 0$+ �$�L �������- �$� �$�L � * ������;���- � �$�L ������������- ��� $� �$�L ������� � D�0$ �4 �E� ���� �� ���� ��� ����8����������� ; ���� � ������ ���� ��� ���� ���� � 3�4$ %�� ; ���� � ����� ������ ���� �� �$�� � I���0- $1 � ���2- " � �������- ��� $� � ��:$ �4 ����������� ��� <8:����������� ����� ��$ �4 ��������� �� ��� ������ �� ���� �������8���������� ; ���� � ����� ��$

Page 6: Meso/Macroporous Inorganic Oxide Monoliths from Polymer Foams

��3'.4 ����� �� 366$6OL4 ��� �������� ���� &��� ��$ ������������ �?��������������� � �� �- 2"L- �� �������� ���� E� �� ���� 3H ������- (@4 ����������� ������� ���� � ���� ����� �� H��� �� ��� ���� ��� 3������- ��� ����� �4$

�������� �� ��������) ���� ������ ������� ) ,�� ��� � ���� ������������� <8: ����� ���- ��� 6 �$�L � ������ �?����� ���� ����� ��� ������ ��� � � ���� 9���:+ �� ��� ���� ��� � ��:89���:+ 5 6 )�$ '� �� ��� ������� ���- � �$�L ���������� �� ����- �� ���������� ���� ��� �� ���3:E4�8���3:E4+ ���� �� ���� ")2 �� � ) $ � * ������;��� 3�.A4 �� ����� �� ���������� � ��� ���� ��� � �������8�.A 5 0)� �� ������ ������ �� �� ��� ����������� ������ ��� �������� �� ��� ��������� ���������� ���� !2+#$ A����� 1��� � �$�L ������� �� ����- �� ����������� ������ *��� ������ ������2 ��� � �$�L$ %�� ����� � � 3������� ��� �����������4 �� ��� �������� ��+ �$�L$ ������� � D�0 �� ����� �� $� �$�L �� ������� ��� ���� � �� �� �������� ���$ � ���� ������������ ����� ��� ��� ������ �� �� ��� ������ ����� ���������� ���� �� � >�- � �� ��� �� ��� ������ ����� �� ��� ��!2+-00-01#$ ������ ��� ���� ����� � ����� ��� �� ��� ��� �� � >� ��� 0+ �-��� �� � �� � �� ������ ;�� �� �� ��� ������� ��������$ %�� �� ��������������� ��� ��� ����*�� ���� ��� � ����� �� ��������� ����� �� ��� ����� ������ ����- ����� � �� ���� ��� ����� � �� �� ���� ��� � �� �� �������-���� �� � >�- �� ����*� ����������� ��� ��� ���������� ��� ��$

,�� ��� � ���� ������������ :8< ����� ���- ��� ����� � �� � � �� ��������� �� ��) ���� �+ �$�L- ��+3:E4� $6 �$�L- ������� � D�0 $� �$�L- 9(:2 � �$�L- ������� "+ �$�L- ��� &'A( � �$�L$ %�� :8<����� ��� ��� ������ �� �������� ���������� �� ��� ���� �������� �������� !26-0�#$ %�� ������ ��� ��� ����� �������� �� �� �� �� ���� �����������K � ���� ������� � ����� * ���� �� �� ����� ��� ������ �� �� � ������������� ����� ��$ %�� ������ ��� ����� � ����� �� ������ ;� ��� �������� ��� ������� �� ����� ��� ��� ��� <8: ����� ���*�$

�������� �� �� �8��������) 1���(�� 97�� ������� ) A ���������8��������������� ������ � �= �� ����� ��� ��� ������ �� �� � ������������ ���������� ����� �� �� �� � � ���/��� ����� �� ����� � �� ���� � � � �E:���:��E: ���������� ��� �� �� ����������� ���� �� ������$ ����� � ��� ��� ���� �� ��� ����� �������������� ;�� �= �� �������������� ���� � ��� �� ����� ��* ����� ����� ��� � ��� � �������� !�2-0 #$ ,�� ����8����������� � � ��- � �� ��� ����� � �� �� ��� ������ � �������� ����� ��� �� ��������) $2/�$ � ���2 �� ,��"- �$+� �� ��$1 � %E:�- �$0 � ��:- ��� 0/�� � ��������$ %�� � �� ��� ����� �� �� ��J����� �� �� ������ � $" ��� � �$1 ����� ��� � �� �� ���$ ,�� ����8���������� � ��� �- ��� �������� ����� ������ ������ �� � ����* �� �$�1 � �� ���2- �$60 �D �� %E:%- �$21 �D ���-��� �/� � �� �������$ ,�� ����8���������� ; ���� �- ��� �������� ����� �������� ��� $1 � �� ���2- " � �� �������- �$�� � I���0- ��� $�/�$ � �� ����$%�� ����� ��� ��� �� ��� ��� ��� ���������� ���������� ���� ����� ����� �� �� ����� ��� ���� ��� ����* �� ��� � � ���� ��� ����� ��� ����� ������*�����$ %�� �� ��� ����� ��� ���� ��� �0/"� �- �� ���� ����������- ���� �� � �� � �� ������ ;�� �� �� ��� ������ � �= �� ��� �� ��������$ %�������� �� � � �� ����� �� �� �� �� ��� �0 � �� �1 >� ��� ���� ���� ��� �� 1 >� � � � ��� � � �� � ��� ������� ����� ������� ����8���������� � � ��$ %�� � ���� � ����� �� �� �� �� ��� 0+ �- ������ ��� ���� �� � >� ��� �0 �- ��� �������� ��� � � � �� 21 >� ��� �0 � �� � ��� ����8���������� � ��� �$ %�� ; ����� � ����� �� �� �� �� ��� �0 � ��� ���� ��� �� 0 >� ��� �0 � �� � ��� ����8���������� ; ���� �$ %�� ���������� ��� �� ����� �������� ����������� ����� � ����� ��� �� ���� ��� �� �� � ��� ������ � �= �� ����� ��� �� ��������8���������� ����������- ���� ������ ������ ��� ��������� ������ ������ ��� �������� � ����� �������� ��� ���������� ���� ����������- ������� *���$

�����������) �E� ����� ��� ���� ��� �� �� �� � @E:D �2 � ��������$ ������ ��� ������ �� � ���� ����� ���= ������ �1 �� �� �� �������� ��$ %E� ����� ��� ��?� ��� �� � @E:D � �������� � ������������ �� �� � ��.$ ����� 7C� ������� ��� ��?� ��� �� � �� ���� �&�7� ������������ �� �� ��9� ��� �� ��$ &���� ��� ������ ��� *�������� �� ��0"2 9 �*��� ���- � ������ ������ ��8������ �� �������� ��� �������� ��"" 9 �� �� � � ������ � �� &�&� � ������$ ��� � � ������� ����� ����������� �� �� ��� AE% ������- ��� ��� � ;� � ��� ��� ��� ��� ���� ������� ��� ������ � �� ��� ������ �� ������ �� ��� ������� �� �� ��� A@������$

C��� *��) @��� �6- � �, ��� *��� ��) �������� ��- � �

/!�# &$ ����� - �$ D �-��������) ����� ����- �$- �06$!�# �$ I���- �$ G���- R$ ���- A$ ,$ �������- H$ �$ ������- �)����� 9��� ���.

� ���� ����� ��� ����- -- ���$!2# '$ �����- H$ &$ :; �- �)����� 9��� ������ 1������� ��� ����- *- 2�1�!0# �$ G���- �$ I���- �$ '$ ���������- A$ ,$ �������- H$ �$ ������- �����

����� ����- ��- �+�2$

!1# F$ � ����- ,$ ���W��-��������) �� �����) ����� ����- $0- �2�$!�# %$ @$ A�����- D$ �$ A���- <$ H$ 9�������- �$ &$ D��- A$ ��E�����-

�$ � ����- �$ &$ ������- H$ ��;- H$ <$ �������- @$ �$ .����� - :$ �$ G���� - ����� ����� ����- ��- ��22$

!"# �$ '$ I����- G$ (������- H$ �$ D��- �$ G$ ����- D$ %$ G���- ��������) �� �����) ����� ����- $�- �66$

!+# &$ 9$ ��������- H$ ,����- %$ D� ����- ��(�5� ����� 1��� ,�� ����- -#-2��6$

!6# �$ %$ 9�����- �$ E$ D���� �;- <$ @$ C���- @$ �$ .����� - @$ �$ A���-3�)�� ����- -+&- "� $

!� # �$ &$ A�����- E$ ����;��- %$ @$ � ���*� �- ������ ���&- $:&- ��0�$!��# �$ H$ HX�����- �$ &���� ��� - ���� ����� ����- &- 02�$!��# �$ I���- @$ D$ ,���- R$ �$ ���- ($ ������- H$ �$ ,���� �����- A$ ,$

�������- H$ �$ ������- ������ ����- $0&- 10+$!�2# �$ G���- �$ I���- �$ '$ ���������- A$ ,$ �������- H$ �$ ������- 3�)��

����- -&:- �1�$!�0# ($ &$ ������- �$ D �- ,$ �$ A����- ,$ <���- H$ �$ ������- H$ �$ ,���� ���

���- A$ ,$ �������-���������)�� ����- -$- 022�$!�1# �$ ,$ <$ � ���- C$ F�� ��- �$ <$ � ���- F$ < �����- ����� ����� ����-

�-- 20�0$!��# &$ '����- �$ @$ � ��- 3�)�� ����- -#&- 60+$!�"# @$ E$ H$ @$ < J���*��- <$ D$ .��- ������ ����- $#�- + �$!�+# A$ %$ �������- �$ ,$ A�������- &$ ��� �- ������ ����- $#�- 12+$!�6# H$ �������� ��- .$ ($ ���������- @$ �$ %�����- �$ @$ � ��- ���� �����

����- ��- ����$!� # �$ @ ���- H$ ($ :���J �- C$ (����- �$ �$ � �������- .$ D$ ���* �- ���� �.

���� ����- �-- 2+6$!��# �$ &���� ��� - A$ A�����- �$ HX�����- �$ �$ ����;�- ���� ����� ����- ��-

�10$!��# �$ G���- %$ ����- �$ I���- �$ ,���- �$ � ��- A$ ,$ �������- H$ �$ <� ���

� ���- H$ �$ ������- ������ ����- $#$- ��00$!�2# A$ %$ �������- D$ &�����- &$ ��� �- "� ��� ����� ���� ����- �$�- 02 +$!�0# �$ @$ �$ @�������- �$ ������- @$ ���;* ���- '$ ���� ��- &$ ��������-

"� ��� ����� ���� ����- �$$- "���$!�1# �$ &$ ��* �- �$ D$ A������- ($ �$ ���������- �$ ����- 3�)�� ����- -#+-

0� $!��# .$ ������ - �$ �$ �����;- �$ E$ H���� ��� �� ,���� ��- �$ &$ ��� � - ���.

��� ������ ��� ����- $0#- 6�0$!�"# �$ ���� ���< ����- <$ <$ D�����- �$ G���- �$ '$ ���������- @$ �$ D����-

@$ G$ G ��- H$ �$ ������- ����� ����� ����- �$- �+�$!�+# �$ ���� ���< ����- �$ G���- �$ '$ ���������- A$ ,$ �������- H $�$ ������-

���� ����� ����- ��- 2 2$!�6# �$ �������- R$ ���- '$ H$ .� ������� �- H$ �$ ������- ,$ ���W��- ������

����- $0-- "�+$!2 # ($ '�� ;���- �$ � ������ - 9$ (���� �� - ($ ����- ($ %�����- "� �����.

��(�� � ����- 0&0- �22$!2�# �$ I���- �$ G���- A$ ,$ �������- H$ �$ ������- ����� ����� ����- ��-

��"0$!2�# C$ %������� - �$ ����- %$ �������- 9$ ��;�� - �$ %���- 9$ (���� �� -

($ ����- "� ��� ����� ���� ����- #*- �6�+$!22# �$ A����- I$ ��? 3F� ��*��4- ,)����� ����� ��:� �-#- ����$!20# @$ �$ < �� ���- '�(�)� ����- *- 00$!21# @$ �$ < �� ���- &$ @$ H���- �$ �$ < �������- '�(�)� ����- :- 02"$!2�# E$ C�������� �- @$ �$ ����- ������� ����- --- 0 1$!2"# E$ C�������� �- ���� ������ ��� ����- �$0- �$!2+# @$ E�?����- H$ �$ C$ C$ ������- �$ ������- '�(�)� ���- �&- � ����$!26# @$ E�?����- �$ ������- "���� ���� , �� �����(� ����- -�- � 2$!0 # �$ I���- R$ �$ ���- @$ D$ ,���- A$ ,$ �������- H$ �$ ������- "� ��� �����

���� ����- �$�- � �0$!0�# ($ �W� ��- F$ ��������- ��(�5� ����� 1��� ,�� ����- -0- �2$!0�# �$ @$ A������- �$ H$ ����- 9$ �$ <$ � ��- �$ C� �����- ,$ ���W��- 9$ 9$ F��

���- "� ����� ���� ���� 2�� � ����- &�- �6�1$!02# E$ �$ A������- D$ H$ @�����- �$ �$ �������- "� ��� ����� ���� ��&�- 0-- 2"2$!00# C$ ����- '$ �������- �$ E���- �$ 9�� ���- �$ ������- ������ �)���% � ����-

&�- �16$!01# �$ 9�� ���- G$ ,��� - �$ F�� ����- �$ ������- '�(�)� ����- �$- ��2�$!0�# �$ ������- C$ ����- �$ 9�� ���- � ������ � ���� �� ,�)� �� ������

3E�) A$ �$ A ���4- C���� ��� ��� �� ���� ����- ����� ��� ����- $ 2�"$

���

�����

�����

16� � � 2 <'DEG�.�� .����� H��� N ��$ 9H�&- <� ��� � ���)88$��*���$�� ���� ����� ���- �+- (�$ "/+- &� � �"

YYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYY