介孔二氧化硅的合成及表征

首先利用脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)与十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)在水溶液中自组装形成囊泡体系,然后在囊泡体系中pH=9.2条件下以正硅酸四乙酯(TEOS)作为硅源,合成了介孔二氧化硅。用动态光散射仪(DLS),透射电镜(TEM),X射线衍射仪(XRD)和低温氮吸附仪等对囊泡体系和介孔二氧化硅样品进行了表征。结果表明,在浓度均为0.01 mol·L-1的AES溶液与CTAB溶液体积比为1∶1时得到了直径约为50 nm的囊泡体系。在2.88°处出现了介孔二氧化硅材料的特征衍射峰。测得介孔二氧化硅材料的平均孔径为3.5 nm,比表面积为670 m2·g-1。     

二氧化硅介孔膜的制备和应用

综述了二氧化硅介孔薄膜合成的研究进展,重点阐述了以表面活性剂胶束为模板制备二氧化硅介孔薄膜的方法,其中,两相界面外延生长和溶剂蒸发诱导自组装已成为该方法的成功工艺。此外,文章就介孔二氧化硅薄膜在一些领域的应用做了简要陈述,包括在纳米粒子膜反应器、微电子及光电传感器领域等。     

二氧化硅介孔膜材料的研究进展及应用前景

重点介绍了国内外近年来在二氧化硅介孔膜的制备与应用方面的最新进展,并对其制备与应用研究前景进行了展望。     

由稻壳炭合成介孔二氧化硅

以稻壳发电残渣稻壳炭的碱提取液为硅源,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,在碱性条件下通过溶胶-凝胶方法合成多孔二氧化硅前驱体。获得的前驱体采用萃取的方式脱除模板剂,合成产品采用低温氮气吸脱附、XRD、TEM、白度仪等手段进行了表征,确证得到的产品为高比表面、有序介孔二氧化硅。讨论了前处理和脱模方式对合成产物结构和性质的影响。     

透明介孔二氧化硅凝胶独石的合成研究进展

介绍了近年来国内外最新发展的介孔二氧化硅凝胶独石材料的合成技术及其合成中存在的问题,并对其发展趋势及应用前景进行了展望。     

介孔二氧化硅KIT-6介观单晶微球的合成

以非离子表面活性剂［聚环氧乙烷（PEO）-聚环氧丙烷（PPO）-聚环氧乙烷三嵌段共聚物,P123］和阳离子聚电解质（聚二甲基二烯丙基氯化铵,PAC）形成的复合物胶束为模板,合成了具有球形形貌的介孔二氧化硅KIT-6介观单晶微球。通过扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、氮气物理吸附和热重分析（TGA）等手段对合成材料的形貌及孔结构进行了表征分析。结果表明,以有机复合物胶束为模板合成出的介孔KIT-6二氧化硅材料具有较规整的球形形貌,颗粒直径为2~3 μm,具有较大的比表面积和孔体积（747 m²/g和1.3 cm³/g）,介孔孔径为8.5 nm,且在整个颗粒内部介孔保持高度的有序排列。由于长链聚电解质PAC与硅源有着较强相互作用,样品可以在较高水热温度下（160 ℃）合成,有利于提升介观结构的稳定性。该合成方法对于介孔二氧化硅KIT-6单晶微球的合成及其在催化及吸附分离等领域的应用具有一定的启发意义。     

介孔二氧化硅合成及其吸附分离性能研究

以正硅酸乙酯为硅源,采用溶胶-凝胶法,通过调整合成体系pH与温度控制正硅酸乙酯的水解与缩聚过程,制备出4种不同孔径分布的介孔二氧化硅。以X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、N₂吸附-脱附、程序升温脱附（NH₃-TPD）、傅里叶红外光谱（FTIR）、热重（TG）等表征手段对二氧化硅物化性质进行表征,并考察4种介孔二氧化硅的烷/烯吸附分离性能。结果表明,介孔二氧化硅的硅羟基种类以自由羟基为主,随着合成终点pH增加,孔径增加,比表面积减少,硅羟基浓度降低,酸量减少,酸强度增加;孔径分布及酸性质对吸附分离性能影响明显,平均孔径为4.9 nm样品的酸强度适宜,分离度R_烷/烯>1,烯烃脱附速度快,吸/脱附速率比接近1,是较为理想的烷/烯分离吸附剂。     

氨基改性介孔二氧化硅对2-萘磺酸的吸附研究

用预水解法合成氨基改性介孔二氧化硅,考察了它对2-萘磺酸的吸附作用。实验表明,材料对2-萘磺酸吸附的最佳pH值为2.5,在25℃下的吸附等温线符合Langmuir模型,饱和吸附量可达142.4mg/g。吸附动力学符合准一级吸附动力学方程,相关系数R2为0.9952。共存无机离子SO2-4对2-萘磺酸有竞争吸附影响。用0.05mol/L的NaOH溶液再生后的材料,重复使用5次均能保持良好的吸附效果,可用于2-萘磺酸废水的吸附处理。     

介孔二氧化硅-壳聚糖复合粒子的合成

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板,通过正硅酸乙酯(TEOS)的水解获得二氧化硅粒子,通过冻干、灼烧,制得介孔二氧化硅纳米粒子(MSNs);以巯丙基三甲氧基硅烷为巯基化的硅烷化试剂,制得巯基化的介孔二氧化硅纳米粒子(MSNs-SH);弱酸性条件下,以N-(3-二甲氨基丙基)-N′-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDCI)为缩合剂,将巯基乙酸与壳聚糖结构中的氨基缩合,获得巯基化的壳聚糖(CS-SH);最后通过MSNs-SH与CS-SH巯基连接制得纳米介孔二氧化硅-壳聚糖复合粒子(MSNs-SS-CS),并实现了对阿霉素(DOX)、布地奈德2种药物的包载。实验通过FTIR、紫外可见分光光度计、荧光分光光度计、马尔文激光粒度仪等对粒子的结构、粒径、Zeta电位、载药等性能进行表征。     

有机-无机杂化介孔二氧化硅的合成及应用

有机-无机杂化介孔材料因其具有显著的活性中心、较高的机械和水热稳定性等特点,成为国内外学者广泛关注的热点研究材料。综述了有机-无机杂化介孔二氧化硅材料的主要合成方法,包括后合成法、共缩聚法和有序介孔有机硅法,并对3种方法存在的优缺点进行了比较。同时详细介绍了有机-无机杂化介孔二氧化硅材料在催化、环境保护、生物医药和光学领域的应用。并展望了有机-无机杂化介孔二氧化硅材料的发展及应用前景。     

Mn掺杂的介孔氧化硅材料的合成与表征

在室温碱性条件下合成了Mn掺杂的介孔氧化硅MCM－41材料,并利用XRD,FTIR,N2吸会,HREM等测试手段对其进行了表征。研究发现：随着Mn掺杂量的增加,XRD图谱中材料的特征衍射峰（100）强度逐渐减弱,比表面SBET值随之减小,表明Mn掺杂可以使介孔结构稳定性下降;红外光谱中968cm^-1附近吸收峰的出现,表明Mn离子已进入Si-O骨架并引起Si-O-Mn键的振动;HREM的结果证实了介孔结构的存在,Mn的掺杂可造成有序介孔结构发生扭曲并趋向混乱。     

高比表面磺酸基改性介孔材料SBA-16的合成与催化活性

用非离子型嵌段高分子表面活性剂聚氧乙烯醚-聚氧丙烯醚-聚氧乙烯醚(EO106PO70EO106,F127)和2-(4-氯磺酰苯基)乙基三甲氧基硅烷合成出一种新型的含有2-(4-磺基苯基)乙基基团的SBA-16介孔材料。通过X射线衍射、核磁共振谱、扫描电镜、X射线荧光分析和气相色谱仪研究了样品的结构、形貌、组成和催化反应后的产物。结果表明:合成的含有2-(4-磺基苯基)乙基基团的SBA-16介孔材料样品是由大小均匀的微米级块状颗粒组成,属于体心立方(空间群为Im3m)结构,具有立方笼形孔结构孔和孔连通性以及高的比表面积(1028m2/g)。通过对乙酸和乙醇的催化反应表明:样品作为催化剂具有较高活性,初次使用时乙酸转化率为97%,乙酸乙酯的选择性为99%。经过4次使用后,乙酸转化率和乙酸乙酯的选择性仍然分别保持为97%和99%。     

纳米介孔氧化硅材料的合成及力学稳定性研究

在室温碱性条件下合成了介孔氧化硅MCM-41材料,并借助XRD、HREM等测试手段对MCM-41材料进行了性能表征。利用合成的MCM-41为原料,通过对其施加不同的压力,研究材料中气孔的力学稳定性。由XRD和N2吸附测试结果发现：随外力的增加,材料XRD图谱中衍射峰强度逐渐降低,比表面SBET值和N2吸附量也随之减小,表明介孔材料中气孔的破坏是渐变过程。介孔氧化硅材料在受压压力小于50MPa时具有较好的介孔结构。     

锰掺杂有序介孔氧化硅材料的合成研究

采用十六烷基三甲基溴化铵和十六胺为混合模板剂，在碱性条件下水热合成锰掺杂氧化硅有序介孔材料Mn-MCM-41。借助XRD，IR，HRTEM，N2吸附等测试手段对其有序介孔结构及孔结构进行表征。XRD和HRTEM检测表明：所合成材料具有高度的长程有序结构；依据样品的N2吸附曲线，合成材料具有毛细凝聚的陡峭台阶和狭窄的孔径分布。实验结果表明：十六胺的适量加入，可提高Mn掺杂介孔氧化硅材料的长程有序程度，并初步从界面作用和表面活性剂堆积准数两方面分析了混合模板剂在Mn掺杂有序介孔氧化硅材料合成中的作用机理。     

棒状有序介孔锌掺杂氧化硅的合成与性能

采用共沉淀法经水热反应合成了棒状有序介孔锌掺杂氧化硅(mesoporous zinc-doped silica,MZS)材料,借助X射线衍射、Fourier变换红外光谱、光电子能谱、透射电镜、N2吸附-脱附、光致发光光谱等测试手段对有序介孔结构及光学性能进行了表征.结果表明:合成材料具有高度的长程有序结构,虽然锌的掺杂引起材料的比表面积的减小,但仍能保持介孔材料的有序性.合成材料中的Zn2 已经进入Si-O骨架并产生大量Si-O-Zn交联键,进而引发了MZS介孔材料的蓝色荧光发射强度显著增强且有明显蓝移.     

含铌六方介孔二氧化硅的气相硅烷化改性

用水热法合成了含铌六方介孔二氧化硅(njobium.containing hexagonal mesoporous silica,Nb-HMS),并对其进行气相硅烷化改性.采用X射线衍射、N2-吸附、Fourier红外光谱、29Si核磁共振和紫外-可见光分光光度法等对样晶进行表征,并用1-己烯、环己烯和苯乙烯的坏氧化反应(以异丙苯过氧化氧作为氧化剂)进行催化性能评价.结果表明:硅烷化后的Nb-HMS具有典型介孔结构、更低的亲水性和较高的铌分散性;硅烷化后催化 剂显示更高的环氧化活性和选择性.     

PI/介孔氧化硅复合材料的制备与性能研究

通过四乙氧基硅烷的水解、缩合制备八(四甲基铵)倍半硅氧烷(TMA-POSS),以TMA-POSS为硅源,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板荆,制备了六方有序纳米介孔氧化硅.采用原位聚合法制备了聚酰亚胺(PI)/介孔氧化硅复合材料,并讨论了介孔氧化硅的含量对PI材料的介电常数和热稳定性的影响.结果表明,加入介孔氧化硅有利于降低PI的介电常数和提高热稳定性,当其质量分数为5%时,PL/介孔氧化硅复合材料的介电常数可降至2.69.     

电解电渗析法制备硅溶胶

以RuO_x／Ti为阳极、铁镀镍为阴极与Nafion901阳离子交换膜组装成两室的电解电渗析槽,探讨了电解电渗析法制备硅溶胶过程中槽电压和pH值变化的基本规律,证实了增大电流密度和阳极液的进料液流速率可减少二氧化硅在阳极上的吸附沉积,增大二氧化硅的收率．在滴加操作中,通过实验找到了制备浓硅溶胶的较佳的初始组成和操作条件,基本上解决了二氧化硅在阳极上的沉积问题,最高槽电压不超过10V,最高电流密度可达150mA·cm~(-2),膜的平均电流效率在93％左右．     

铜银改性六方介孔硅材料的结构及抗菌性能

采用溶胶-凝胶法,合成了铜银改性的六方介孔二氢化硅(hexagonal mesoporous silica,HMS)无机抗菌材料,通过X射线衍射、顺磁共振、紫 外漫反射、Fourier红外、热重-差热分析、环境扫描电镜、电子能谱及N2的吸附-脱附技术对材料结构进行了表征,并以大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草杆菌及芽孢杆菌为实验对象考察了材料的抗菌性能.结果表明:铜、银已引入HMS载体的骨架,材料的介孔结构、孔径、粒子形貌等也发生了明显变化,脱模的热化学过程大大缩短,对紫外-可见光吸收明显增强;抗菌实验显示材料抗菌惟能良好.对枯草杆菌及芽孢杆菌的抗菌效果最佳,铜银原位改性HMS的用量为1.00g/L,12h后即可将两者彻底杀灭.     

超疏水介孔二氧化硅气凝胶的常压制备与性能表征

以正硅酸乙酯(tetracthyl orthosilicate,TEOS)为原料,通过酸(草酸卜碱(氨水)两步催化,采用溶胶-凝胶法常压干燥制备了超疏水型介孔SiO2气凝胶.结果表明:当TEOS、乙醇、草酸、氨水的摩尔比为1:4:5:0.2,草酸和氨水的浓度分别为0.008,0.5 mol/L时,制备的SiO2气凝胶堆密度为0.3503g/cm3,比表面积为765.27m2/g.透射电镜、扫描电镜、粉末x射线衍射和Brunauer-Emmett-TeUer测试表明:SiO2气凝胶具有非晶纳米介孔结构.接触角测定和Fourier转换红外光谱分析表明:SiO2气凝胶表面的羟基被甲基取代,与水的接触角为152.1°,表现出超疏水性.