介孔分子筛的合成、表征及催化性能(Ⅰ)--介孔分子筛的合成

由于介孔材料在催化裂化、精细化工等领域具有潜在的应用价值,因此受到人们极大的关注。总结了介孔材料合成的发展过程、MCM－41分子筛的各种合成方法、各种因素对合成MCM－41分子筛的影响、各种杂原子介孔分子筛的合成及各种氧化物介孔材料的合成方法。     

Al-MCM-41介孔材料的合成与表征

以正硅酸乙酯(TEOS)作硅源,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作模板剂,采用水热合成法在碱性条件下制备了Al-MCM-41介孔材料。用XRD、低温N2吸附和紫外漫反射光谱表征了其结构,表明产物中Al已嵌入到介孔材料的骨架中。其中Al的配位状态由于掺杂量的不同而不同,量多时是以四配位进入MCM-41的骨架的,量少时是以六配位处于MCM-41的骨架外。     

基于盐效应合成有序ZrSBA-15介孔材料

以三嵌段共聚物PEO20PPO70PEO20(P123)作为模板剂,正硅酸乙酯为硅源,通过氧氯化锆与NaCl之间的协同作用一步合成出具有六方板状形貌短孔道的ZrSBA-15介孔材料。分别采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、N2吸附-脱附和小角X射线衍射等手段对合成ZrSBA-15进行了表征。结果表明,所合成出的ZrSBA-15具有与传统SBA-15类似的高度有序的介孔结构。     

介孔有机-无机杂化材料NH_2-MCM-41的合成与表征

以正硅酸乙酯为硅源,十六烷基三甲基溴化铵为模板剂,合成介孔硅基材料MCM-41.通过有机硅烷偶连法将3-氨丙基三乙氧基硅烷嫁接到介孔材料MCM-41上,得到氨基官能化的介孔材料NH2-MCM-41.利用XRD、FT-IR、N2吸附-脱附和ICP对合成的杂化材料进行表征.     

MCM-41分子筛合成与官能化的研究进展及应用

MCM-41分子筛做为M41S系列介孔分子筛的典型代表,在液晶模板、协同作用与电荷匹配等合成机理作用下,可以通过水热晶化法、室温晶化法、微波晶化法、干粉晶化法和非水介质晶化法等合成方法制备得到。在此基础上可通过使用后嫁接处理法对MCM-41分子筛进行氨基化、巯基化、磺酸基化等官能化改性,克服其水热稳定性不高、掺杂金属原子后孔道结构受损等缺点,从而提升其各项应用性能,在纳米材料、能源、膜分离、传感和催化等领域具有巨大的应用潜力。     

大孔径高比表面积介孔硅泡沫的制备和表征

以P123作为模板剂,正硅酸乙酯为硅源,苯为微乳剂,采用溶胶-凝胶水热合成法制备了大孔径高比表面积介孔硅泡沫材料,采用小角X-射线衍射、透射电镜、扫描电镜以及N2物理吸附等表征手段进行表征,考察了苯的加入量对介孔硅泡沫孔结构的影响。结果表明,苯的引入可以使有序介孔硅的孔结构从SBA-15的二维六方形向介孔硅泡沫的三维泡沫状结构转变,加大苯的含量可以增大介孔硅泡沫的孔径和孔容。当苯与P123的质量比为2.0时为最佳值,此时得到的介孔硅泡沫材料泡沫状结构最规整、比表面积高且孔径孔容较大,其中表面积可达641.3cm2/g,球形孔孔径可以达到43.8nm,孔容2.41cm3/g,过量苯会导致三维泡沫状结构的破坏。     

工业磷肥副产氟硅酸合成硅铝MCM-41介孔分子筛的研究

以工业副产氟硅酸为硅源,九水合硝酸铝（Al（NO₃）3·9（H2O））为铝源,十六烷基三甲基溴化铵 （CTAB）为模板剂,在溶胶混合物的组成为:n（SiO2）∶n［Al（NO₃）3·9（H₂O）］∶n（NH₃·H₂O）∶n（CTAB）= 1∶0.01-0.10∶10∶0.25-1.00∶150（摩尔比）的条件下,水热合成含铝硅基介孔分子筛Si/Al-MCM-41. 对水热合成过程中的Si/Al比,模板剂的用量,水热温度和时间等条件以及模板剂的脱除方式对分子筛结构的影响进行了研究. 并通过X射线荧光光谱仪,氮气吸脱附,透射电镜,热重分析等对样品进行表征. 结果表明:在合成条件为: n（CTAB）/n（Si）=2,水热温度70 ℃,时间5 h得到的样品的比表面积和孔体积较大,分别为1 086 m2/g和0.70 cm3/g.     

可循环利用介孔SiO2材料的制备及其对染料的吸附性能

以CTAB为模板,TEOS为硅源,P25和Fe3O4纳米颗粒为功能性纳米颗粒,通过水热法一步制备出具有可回收性、光降解性和高吸附效率的介孔染料吸附材料.结果表明:所制备的材料对染料的吸附效果很好,吸附率可达99.0%;在光照下,染料可以在10 min内迅速降解;在磁场作用下,材料得以回收,并且经焙烧处理后可以重复利用;材料在重复利用5次后,吸附率为59.4%,染料在60min内可以完全降解,符合工业染料废水处理剂的要求.     

SBA－16硅基介孔材料结构对Cd^2＋吸附性能的影响

分别采用一步法和两步法,在不同酸性介质中设计合成了Im3m结构的SBA－16硅基介孔材料,并通过XRD、TEM、氮气吸附－脱附、^29Si固体核磁等手段进行了表征,研究SBA－16硅基介孔材料合成条件和结构对溶液中Cd^2＋吸附性能的影响．结果表明：在相同条件下,SBA－16硅基介孔材料的孔径越大、比表面积越高、孔壁表面Si—OH的数量越多,对Cd^2＋的吸附性能越佳．     

NiMCM-41介孔分子筛的微波合成与表征

以硅酸钠(Na2SiO3.9H2O)、氯化镍(NiCl2.6H2O)等无机盐为原料,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,通过微波辐射方法合成不同镍含量的NiMCM-41介孔分子筛.采用X射线粉末衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、透射电子显微镜(TEM)、等离子发射光谱(ICP-OES)、程序升温还原(TPR)和N2吸附-脱附等技术,分别对经550℃焙烧后的样品进行表征.同时研究金属镍添加量与比表面积、孔体积之间的关系.结果显示:合成的样品具有典型的MCM-41介孔分子筛结构,表明在微波辐射条件下成功合成出4种不同镍含量的NiMCM-41介孔分子筛,其比表面积在625.8~1 161.3 m2/g之间,平均孔径大约2.7 nm.随着介孔分子筛中金属镍含量的增加,介孔分子筛的比表面积、孔体积变小,介孔有序性变差.其中原料配比n(SiO2)∶n(NiO)=1∶0.05时,合成的NiMCM-41介孔分子筛的介孔有序性最好.     

曙红/铕-MCM-41介孔材料组装体的制备与发光性能

室温下制备出介孔材料MCM-41,将稀土离子铕和荧光染料曙红Y作为客体组装到MCM-41主体孔道中,制得Eosin Y/Eu-MCM-41复合型介孔材料组装体。采用XRD、RTIR、N2吸附和激发与发射光谱等技术对样品结构和性能进行了表征。结果表明,制备出的复合型介孔材料组装体仍保持MCM-41的六方有序结构,客体分子主要存在于主体介孔材料孔道中。激发与发射光谱显示曙红Y为发光中心,Eosin Y/Eu-MCM-41组装体的发光强度与Eosin Y-MCM-41比较呈规律性变化,当Eosin Y/Eu摩尔比为1∶1时其发光强度最强。     

Synthesis and Characterization of Mesoporous Silicon Oxynitride MCM-41 with High Nitrogen Content

Mesoporous silicon oxynitrides MCM-41 were synthesized saccessfully. The resulttng materials not only have high nitrogen contents and good structural characteristics of MCM-41 ( high surface area, narrow pore size distribution and good order), but also are amorphous. The composition and structure of the materials were investigated by CNH elemera analysis, XPS, Si MAS NMR, XRD , HRTEM and N2 sorption, respectively.Mesoporous silicon oxynitrides MCM-41 with a high nitrogen contera are still non-crystal (amorphous).     

介孔材料MCM-41的改性研究

以十六烷基三甲基溴化铵为模板剂,正硅酸乙酯为硅源,室温下制备了六方有序介孔材料MCM-41,用1,3,5-三甲苯(TMB)、-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)对其进行化学修饰,得到改性MCM-41。采用XRD、红外光谱、氮气吸附-脱附等方法对样品进行了结构表征,结果表明,改性MCM-41保留了MCM-41的六方有序结构,扩孔后得到较大孔径的介孔MCM-41,经硅烷化修饰后减少了表面硅羟基,增大了MCM-41的表面极性,有利于介孔材料MCM-41的组装。     

MCM-48分子筛的合成、XRD的表征及 129Xe 核磁共振的研究

用水热法合成了MCM－48，并研究了MCM－48分子筛结构，通过X射线衍射和^129Xe核磁共振研究了其空间结构，确定了MCM－48为Ia^-3d空间群的立体结构。经过560℃烧后的MCM－48分子筛，空间群结构仍未改变。与一维的MCM－41分子筛比较，MCM－48分子筛的核磁共振化学位移有两个峰，而且位移小，说明MCM－48是立体结构，而且孔径也大于MCM－41。     

MCM-41固载异双核金属配合物的合成表征及催化性能

合成了9个具有混合价态的大环d-f异双核配合物[M1M2L](NO3)(H2O)n(M,L分别代表金属和配体)。采用浸渍法将d-f异双核配合物分别固载在中孔分子筛MCM-41上制得负载催化材料。IR,UV-Vis,XRD,ICP-AES和TG/DTA表征表明异双核配合物被固载后,配合物结构仍保持完整。以环己烷氧化为探针反应,考察了负载催化材料的催化性能。结果表明该系列催化剂具有较高的活性,其TOF值分别为20.4-49.2 h-1。当选用冰醋酸做溶剂时,环己烷的转化率高达72.1%。此外,分别考察了反应时间、反应温度、氧化剂加入量及催化剂的加入量对环己烷催化氧化的影响。该系列催化剂在环己烷液相反应中的最佳反应条件为:反应时间10-12 h,反应温度在343-393 K,双氧水的最佳加入量为5-15 mL,催化剂的最佳加入量0.5-1.0 g。     

介孔分子筛SBA-15中胰蛋白酶组装及催化活性研究

在酸性条件下以正硅酸乙酯（TEOS）为硅源、非离子表面活性剂Pluronic P123为模板剂合成了介孔分子筛SBA-15,将其作为载体,对胰蛋白酶进行了固定化研究。其固定化后的装载量、温度、粘度等指标表明,固定化后的酶仍具有较高的酶活性,这为胰蛋白酶的实际应用提供了理论基础。     

酞菁钴/MCM-41的合成、表征及催化性质

采用共混(one-pot)方法,将有机功能材料酞菁钴(CoPc)组装进介孔分子筛MCM-41孔道中,合成纳米复合材料CoPc/MCM-41,并利用X-射线粉末衍射,Uv-vis,N2吸附,TEM等方法对其进行表征.研究结果表明:CoPc成功地组装进介孔分子筛MCM-41的孔道中,并以单体的形式存在;同时对其催化性质进行了研究,因为CoPc在MCM-41中以单体的形式存在,因此组装体显示出比体相CoPc更加优异的催化性能,为新型催化剂的研究与开发提供了借鉴与经验.     

Synthesis and Characterization of Vanadium Molybdenum Oxynitrides Nanoparticles in the Channels of MCM-41

Vanadium molybdenum oxynitrides nanoparticles were synthesized successfully in the channels of MCM-41 after surface modification,vacumm co-impregnation and nitridation technology.The products were investigated by nitrogen sorption measurement,X-ray powder diffraction（XRD）,high-resolution transmission electron microscopy（HRTEM）,energy dispersive analysis of X-rays（EDAX）and CNH element analysis.The investigation resnlts show that superfine nanoparticles of vanadium molybderum oxynitrides exist in the channels of MCM-41.     

Si-Al/MCM-41分子筛的合成及Pt(NH_3)_4~(2+)离子交换

用水热法合成了孔径为 5.4 7nm的 (BET法 )Si-Al/MCM -4 1介孔分子筛 ,进行离子交换引入了Pt簇 .通过N2 在 77K的吸脱附及BET和BJH法测定了分子筛的比表面积 ,利用12 9Xe核磁共振测量了分子筛孔的结构 ,并确定了Pt簇在分子筛内的存在 .由于Pt簇引入 ,分子筛孔径明显减小 ,XRD测试结果显示 ,合成分子筛的结构并未随Pt簇的引入而改变 ,12 9XeNMR分析结果显示Pt簇的引入使化学位移明显增大