喷雾干燥辅助表面活性剂自组装制备新型SiO2介孔材料

将喷雾干燥辅助表面活性剂自组装应用于介孔SiO₂材料的合成, 先后制备了2种无机SiO₂ 介孔材料(PW-P和PW-C)和2种苯基修饰的有机-无机SiO₂介孔材料(Ph-PW-C和Ph-PW-C-S), 结合XRD, BET, SEM和TEM等表征, 初步讨论了喷雾干燥过程中表面活性剂种类、硅源以及反应介质的酸碱性对所制备材料的表面组成和形貌、比表面积、孔容以及孔道结构等的影响.     

喷雾干燥辅助表面活性剂自组装制备新型SiO2介孔材料

将喷雾干燥辅助表面活性剂自组装应用于介孔SiO₂材料的合成, 先后制备了2种无机SiO₂ 介孔材料(PW-P和PW-C)和2种苯基修饰的有机-无机SiO₂介孔材料(Ph-PW-C和Ph-PW-C-S), 结合XRD, BET, SEM和TEM等表征, 初步讨论了喷雾干燥过程中表面活性剂种类、硅源以及反应介质的酸碱性对所制备材料的表面组成和形貌、比表面积、孔容以及孔道结构等的影响.     

介孔SiO2气凝胶的常压干燥制备研究

以廉价的水玻璃为硅源，用乙醇(EtOH) / 三甲基氯硅烷(TMCS) / 庚烷(Heptane)溶液对湿凝胶进行改性，采用一种新的常压干燥工艺合成了SiO₂气凝胶。通过TMCS与乙醇、湿凝胶孔隙水及Si-OH基团之间的反应，使湿凝胶的溶剂交换和表面改性得以在一步完成。所合成的SiO₂气凝胶为轻质透明的块状固体，密度为0.128～0.136 g·cm^-3，孔隙率93.8%～94.2%。利用FTIR、SEM、TEM和BET吸附对气凝胶的微观结构、形貌和性质进行了研究。结果表明，气凝胶为海绵状结构，粒子直径和孔径分布均匀，比表面积559～618 m²·g^-1，表面带有较多的Si-CH₃基团，呈现出明显的疏水性。     

气相燃烧合成纳米复合粒子的形态与结构

在气相燃烧反应器中成功地合成了TiO₂-SiO₂、TiO₂-SnO₂复合粒子。TiO₂-SiO₂复合粒子中TiO₂以金红石型和锐钛型存在，SiO₂以无定型的形式存在。复合结构为SiO₂附着于TiO₂的外部，在Ti∶Si的进料比较大时SiO₂附着于TiO₂的表面，Ti∶Si比值减小到1∶4时，SiO₂包覆全部TiO₂表面。包覆层的厚度大约为6～7nm。TiO₂-SnO₂的复合粒子中同时存在着三种晶体结构SnO₂、金红石型和锐钛型的TiO₂。在复合粒子的表面，TiO₂和SnO₂两种组分分布均匀。通过改变进料方式可以调整复合粒子的结构。     

中空纳米二氧化硅复合微球的制备及其对蛋白的亲和分离

利用水热法合成了中空巯基纳米二氧化硅微球(SiO₂-SH), 然后在其表面修饰亚氨基二乙酸基团(-IDA), 形成了中空SiO₂-SH/IDA双功能化纳米微球。利用该纳米微球表面的-SH和-IDA双功能团, 可以更多的吸附溶液中的Ni²⁺, 形成SiO₂-SH/IDA-Ni²⁺复合微球从而可以更好的分离以六聚组氨酸为标签的(His-tagged)蛋白。结果显示制备的样品对分离His-tagged蛋白具有广谱性, 并且具有较好的再生能力。     

Cr/MCM-41催化剂的结构特征及其纳米尺寸孔内聚乙烯的形成

合成了纯硅MCM-41,并以浸渍法在表面负载烯烃聚合催化活性中心---过渡金属元素Cr;通过对所得Cr/MCM-41样品的结构特征及Cr物种的存在形成进行XRD,低温N2吸附,FTIR,Raman,^2^9SiNMR等表征发现,Cr/MCM-41具有良好的长程有序结构、较高的比表面积及均一的孔径分布。负载于MCM-41表面的Cr物种通过与羟基的相互作用分散于载体孔道内。Cr负载量较低时,Cr物种主要以孤立态存在,随着Cr含量增加,出现聚合态的Cr物种。Cr/MCM-41的一维孔道内,不仅可进行乙烯的聚合形成聚乙烯,而且反应后MCM-41的长程结构保持不变。     

中空纳米二氧化硅复合微球的制备及其对蛋白的亲和分离

利用水热法合成了中空巯基纳米二氧化硅微球(SiO₂-SH), 然后在其表面修饰亚氨基二乙酸基团(-IDA), 形成了中空SiO₂-SH/IDA双功能化纳米微球。利用该纳米微球表面的-SH和-IDA双功能团, 可以更多的吸附溶液中的Ni²⁺, 形成SiO₂-SH/IDA-Ni²⁺复合微球从而可以更好的分离以六聚组氨酸为标签的(His-tagged)蛋白。结果显示制备的样品对分离His-tagged蛋白具有广谱性, 并且具有较好的再生能力。     

晶种协同廉价有机模板导向合成高纯度MCM-49沸石

采用廉价低毒性的环己胺（CHA）作为有机模板剂,并合理添加少量MCM-49沸石晶种,在静态水热条件下成功合成了高纯度MCM-49沸石.研究了起始凝胶组成（如Al₂O₃/SiO₂,H₂O/SiO₂,CHA/SiO₂,晶种/SiO₂,Na₂O/SiO₂）、晶化温度和时间等因素对合成MCM-49沸石的影响.通过XRD、SEM、N₂吸附、固体²⁷Al和²⁹Si MAS NMR等手段表征产物,结果表明合成的MCM-49沸石具有良好的结晶度、均匀的晶体尺寸、高比表面积和纯的四配位Al³⁺物种.热重差热分析（TG-DTA）和固体¹³C MAS NMR表征结果证实CHA是作为模板剂填充在沸石产物的孔道内.这种合成MCM-49的方法具有廉价和低毒性的特点,对其产业应用有潜在的重要价值.     

硅源量和晶化时间对SAPO-34分子筛结构和性能的影响

以吗啡啉为模板剂合成了SAPO-34分子筛，研究了晶化液SiO₂/Al₂O₃比(硅源量)的影响。当SiO₂/Al₂O₃ ≥ 0.6时，能合成出纯净的SAPO-34分子筛;SiO₂/Al₂O₃=1.0时，分子筛骨架中出现“硅岛”结构，此时合成的分子筛样品具有最高的(乙烯+丙烯)选择性。继续增大硅铝比对(乙烯+丙烯     

SiO2@AgCl:Ag纳米复合材料:一种可见光催化降解罗丹明B的高效等离子体光催化剂

采用多元醇沉淀以及光化学还原法制备了SiO₂担载AgCl:Ag等离子体纳米粒子。通过表征发现SiO₂@AgCl:Ag粒子呈立方-四足角状。同时,由于表面Ag簇的等离子共振效应,该催化剂在可见光区有很强的光吸收,可用于在高效降解稳定的有机染料,例如,罗丹明B。合成的SiO₂@AgCl:Ag复合催化剂可在2 min内将罗丹明B分子完全降解。自由基捕获实验进一步探究发现O₂·^-和·OH是参与降解反应的主要氧化活性物种。以上SiO₂@AgCl:Ag的这些特性使其在水净化和环境治理方面有着潜在的应用。     

中孔硅酸盐材料MCM-41的合成与表征研究(英文)

以十六烷基三甲基溴化铵为模板剂,硅酸钠为硅源,铝酸钠为铝源,在水热条件下成功地合成出了ＭＣＭ－４１中孔硅酸盐材料。采用ＸＲＤ、低温Ｎ２吸附脱附等测试手段对合成的ＭＣＭ－４１样品进行了表征。通过优化合成条件,合成出孔径３.２ ｎｍ、比表面９０４ｍ２／ｇ和孔壁厚约１.４６ ｎｍ的ＭＣＭ－４１分子筛。催化活性测定采用微反应活性实验来评价其活性和选择性。     

AlMCM-41介孔分子筛的合成及表征

以拟薄水铝石为铝源、水玻璃为硅源、十六烷基三甲基溴化铵为模板剂,在110℃时水热晶化合成了含Al的MCM-41介孔分子筛.采用X射线衍射(XRD)、N2吸附-脱附、固体29Si、27Al魔角旋转核磁共振技术(MASNMR)、扫描电镜(SEM)及吡啶吸附傅里叶变换红外(FTIR)光谱技术对AlMCM-41分子筛进行了表征.结果表明:AlMCM-41分子筛具有六方排列的孔道结构,同时具有很高的相对结晶度、比表面积和孔容,且孔分布单一;AlMCM-41分子筛中Si原子在骨架内键合的程度更高,使AlMCM-41分子筛具有更好的骨架晶化程度;同时具有四配位骨架铝,使AlMCM-41介孔分子筛具有适当的酸性.     

杂原子介孔Ce-MCM-41分子筛的制备及其吸附脱除甲硫醚性能

以十六烷基三甲基溴化铵为模板剂,正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,硝酸铈为铈源,采用水热法合成了杂原子介孔分子筛Ce-MCM-41。XRD和FT-IR表征结果表明,当加入的Ce/Si物质的量比小于0.04时合成了规整有序的介孔结构,并将Ce原子引入到MCM-41骨架中。N₂吸附-脱附测试获得MCM-41和Ce-MCM-41(Ce/Si物质的量比为0.04)的平均孔径分别为2.82和2.46 nm,孔容分别为0.762 1和 0.689 4 m³/g,BET比表面积分别为986.42和756.8 m²/g。NH₃-TPD表征结果表明,Ce-MCM-41的酸性要明显强于MCM-41,但两种分子筛的酸性均较弱。利用合成的MCM-41和Ce-MCM-41吸附脱除甲硫醚浓度为58 μg(甲硫醚)/g的甲硫醚/氮气混合气中的甲硫醚。甲硫醚分子尺寸的模拟结果为0.464 8 nm,可以很容易地进入分子筛的介孔孔道中。由于Ce-MCM-41分子筛具有较多的酸量,其硫吸附容量7.52 mg(S)/g明显高于MCM-41的4.57 mg(S)/g。MCM-41和Ce-MCM-41都具有较好的再生性能,再生3次后硫吸附容量仍可恢复到初始容量的80%,分别为3.52和 5.86 mg(S)/g。     

The synthesis of MCM-41 nanomaterial from Algerian Bentonite: The effect of the mineral phase contents of clay on the structure properties of MCM-41

This study focuses on the MCM-41 material (Mobil Composition of Matter). The MCM-41 nanomaterial presents higher physical properties such as pore sizes, surface areas and pore volumes. This material is usually synthesized by using laboratory reagents as silicate sources and aluminium source. These laboratory reagents are still expensive and toxic for large scale production. The main aim of this work is to resolve this problem and to replace these expensive laboratory reagents by more cost effective ones. The volclay and Algerian bentonite low-cost mass clay materials are used as silicate and acuminate sources separately by adopting an alkaline fusion process to extract both silicon and aluminium (1 kg of silicium and aluminium from volclay and Algerian bentonite cost around 0.03 and 0.01 € whereas the same amount of silicon from ludox and aluminium from sodium aluminates cost around 350 €). The synthesis of MCM-41 from bentonite was carried out by the hydrothermal method using the supernatants of bentonite (in the form of sodium silicate and sodium aluminate). On the basis of the data obtained from powder X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM) and N₂ adsorption and desorption, the results revealed that the properties of MCM-41 synthesized from Algerian bentonite and volclay separately depend on both elemental composition and mineral phase contents of the used bentonite. Pure and highly ordered hexagonal mesoporous MCM-41 with uniform pore sizes and a high specific surface area have been successfully synthesized without any phases which exist in natural bentonite. The Algerian bentonite was chosen because of its low cost compared to volclay, another commercial clay source.     

介孔材料Co-MCM-41的合成及其吸附脱除各种碱性氮化物

采用水热法合成了MCM-41和不同Co/Si物质的量比的Co-MCM-41介孔材料,并采用XRD、FT-IR和低温氮气吸附-脱附方法对样品进行了表征。FT-IR及XRD表征结果说明,Co原子已经进入了介孔材料的孔壁。合成的MCM-41及Co/Si(物质的量比)为0.18以下的Co-M CM-41都具有六方有序排列的介孔结构。当加入的Co/Si(物质的量比)为0.22时,样品的(100)峰完全消失,不具备六方有序排列的介孔结构,说明以硝酸钴为钴源合成Co-MCM-41的最大Co加入量为Co/Si(物质的量比)为0.18左右。与MCM-41相比,各Co-MCM-41样品的XRD(100)峰随着Co加入量的增加逐渐变宽变弱,比表面积和孔容变小,平均孔径增大。当加入的Co/Si物质的量比大于0.06时,Co-MCM-41的介孔孔道中存在少量聚集态的Co3O4。利用合成的Co-MCM-41吸附脱除氮含量为1737.35μg/g模拟燃料中的碱性氮化物喹啉、苯胺或吡啶,结果表明,所有样品的吸附脱氮效果顺序为苯胺吡啶喹啉。Co-MCM-41(0.06)的吸附容量和氮脱除率明显要高于其他样品,对苯胺、吡啶和喹啉的吸附容量分别为42.17、35.66和29.18 mg(N)/g,去除率分别为82.38%、73.53%和61.11%。添加到模拟燃料中的芳烃化合物萘、苯或甲苯对其吸附脱氮没有影响,表明介孔材料Co-MCM-41对各种含氮化合物的吸附主要是N原子与Co的配位络合吸附,而不是π-π络合作用。采用焙烧或乙醇溶剂洗涤再生后的Co-MCM-41(0.06)恢复了吸附脱氮能力,说明其具有较好的再生性能。     

Spectroscopic monitoring for the formation of mesoporous MCM-41 materials upon microwave irradiation

The mesoporous MCM-41 materials were prepared in very short crystallization time (∼40 min) upon microwave irradiation in comparison with conventional hydrothermal heating method. With both microwave irradiation and hydrothermal heating, the MCM-41 formation via supramolecular templating method has been monitored by fluorescence and electron spin resonance (ESR) spectroscopy. Pyrene as a fluorescence probe and 4-(N,N-dimethyl-N-hexadecyl)ammonium-2,2,6,6-tetramethyl piperidinyloxy iodide (CAT16) as a spin probe were respectively dissolved into the micelle solutions to form the MCM-41 precursor gels. These probes allow the monitoring of the supramolecular interaction between the anionic silicate species and the cationic surfactant molecules during the MCM-41 formation. Analyses of fluorescence and ESR spectra indicate that the fast increase of hydrophobicity and microviscosity at the solubilzation sites of the probes results from the accelerated condensation of silicates onto the micelle surface upon microwave irradiation. The fluorescence change from the silicate L-center in the MCM-41 precursor gel also probes the fast silicate condensation upon microwave irradiation. It seems that the fast formation of MCM-41 upon microwave irradiation is ascribed to the microwave-susceptible head groups of surfactant molecules in addition to fast dissolution of the precursor gel.     

Synthesis and characterization of mesoporous molecular sieves

In the synthesis of mesoporous molecular sieves of the type MCM-41, different cationactive surfactants and sources of silicon were used. Moreover, Al-MCM-41 samples with different content of aluminium were synthesized. MCM-41 and Al-MCM-41 were synthesized at elevated temperature in stainless-steel autoclaves. Prepared mesoporous molecular sieves were characterized by powder X-ray diffraction (XRD), physical adsorption of nitrogen at the temperature of −197°C, sorption capacity of benzene, and by infrared spectroscopy (FTIR). Acidity was measured for Al-MCM-41 by temperature programmed desorption of ammonia (TPDA) and by FTIR of adsorbed pyridine. Acid catalytic activity of Al-MCM-41 was tested by isomerization of o-xylene. Influence of the synthesis reproducibility, surfactant used, source of silicon, synthesis time, source of aluminium, and Si to Al mole ratio on the properties of mesoporous molecular sieves were evaluated.     

凝胶制备对气相合成MCM-22沸石的影响

以硅酸钠为硅源、硫酸铝为铝源制备硅铝干凝胶，六亚甲基亚胺（HMI）为模板剂，采用气相法合成MCM-22沸石。对硅铝干凝胶进行了29 Si MAS NMR、27 Al MAS NMR、红外以及透射电镜表征，讨论了pH值对硅铝干凝胶及合成MCM 22沸石的影响。结果表明，pH值的改变影响硅铝聚集态、干凝胶的结构及其粒径等物理性质，合成时硅铝干凝胶解聚、气固间传质及固相溶解速度不一致，影响产物MCM-22的结晶度。当制备干凝胶的pH值为8.7～10.7时，得到结晶度高的MCM-22沸石；当pH值增大到11.1时，产物出现杂晶丝光沸石；pH为11.6时只能得到丝光沸石。     

Hβ/MCM-41复合分子筛催化剂上苯甲醚与乙酸酐酰化反应研究

以β沸石为硅源,制备了不同硅铝比的Hβ/MCM-41复合分子筛,考察了该复合分子筛对苯甲醚与乙酸酐酰化反应的催化效果,并与介孔MCM-41、微孔Hβ分子筛的催化效果进行了比较,研究了分子筛硅铝比、酸性及孔道结构对酰化反应催化性能的影响。结果表明,对于苯甲醚和乙酸酐酰化反应,Hβ/MCM-41复合分子筛具有较好的催化稳定性,反应过程中的积炭量较少,积炭的碳氢比较低。该复合分子筛不仅具有微孔沸石的强酸性,而且具有较大孔径的介孔,产物分子能及时从孔道中扩散出来,催化活性位不易中毒失活。     

过渡金属改性MCM-41的结构及对苯催化氧化的研究

制备了Ti,Fe,Cr,Ni改性的MCM-41,采用XRD、低温N₂吸附及TPD手段研究了改性MCM-41的结构特征和表面性质.过渡金属可同品取代骨架Si,同品取代的能力与过渡金属离子半径有关.过渡金属改性MCM-41均具有较好的长程有序结构、均一的孔径分布和较高的比表面积.引入不同的过渡金属可以改变MCM-41表面酸性和亲水/憎水性.考察了改性MCM-41对苯氧化的催化性能.