氨基改性介孔二氧化硅的制备及其吸附性能研究

合成了一种具有较大孔径的氨基改性介孔二氧化硅材料(m-MCF)。通过XRD、TEM、低温氮吸附、TGA、FTIR以及原子吸收光谱(AAS)等表征方法对产物的结构和性能进行的分析表明:利用三甲基苯为扩孔剂制备得到的介孔材料具有较大的孔径，有利于功能基团对孔内表面的改性。当氨基改性介孔材料后，该材料仍然保留较大的孔径(22 nm)和较高的比表面积(444 m²·g^-1)。研究发现:与改性而未扩孔的介孔二氧化硅SBA-15相比，该材料对铜离子的吸附能力提高了2倍。     

As(Ⅴ)离子印迹有机-无机杂化材料的制备及其对As(Ⅴ)的选择性吸附

采用水热辅助表面印迹技术,制备了氨基功能化As(V)离子印迹有机-无机杂化材料,利用红外光谱和扫描电镜表征了其形貌和表面官能团,采用平衡吸附法研究了印迹杂化材料对As(V)的吸附行为及机理,计算了等温吸附模型和吸附动力学的参数。研究结果表明：水热辅助表面印迹法可以显著提高印迹杂化材料的吸附容量,在20 °C时,吸附量达到47.5 mg?g-1;在20 °C条件下,吸附平衡时间为30 min;在pH值4-9范围内,pH值对吸附容量没有显著性影响;离子印迹杂化材料显示出优异的选择性;离子印迹杂化材料再生五次后, As(V)的吸附容量没有大幅降低;As(V)离子在离子印迹杂化材料的吸附过程符合 Langmuir和准二级动力学模型。     

As(Ⅴ)离子印迹有机-无机杂化材料的制备及其对As(Ⅴ)的选择性吸附

采用水热辅助表面印迹技术,制备了氨基功能化As(V)离子印迹有机-无机杂化材料,利用红外光谱和扫描电镜表征了其形貌和表面官能团,采用平衡吸附法研究了印迹杂化材料对As(V)的吸附行为及机理,计算了等温吸附模型和吸附动力学的参数。结果表明,水热辅助表面印迹法可以显著提高印迹杂化材料的吸附容量,在20℃时,吸附量达到47. 5mg/g,吸附平衡时间为30min;在pH 4～9范围内,pH对吸附容量没有显著性影响;离子印迹杂化材料显示出优异的选择性,其再生5次后,As(V)的吸附容量没有大幅降低;As(V)离子在离子印迹杂化材料的吸附过程符合Langmuir和准二级动力学模型。     

中空介孔二氧化硅锚固聚偕胺肟吸附Cr(Ⅵ)

以硝酸铈铵为引发剂,在自制的中空介孔二氧化硅(HMS)的空腔和通道内引发丙烯腈自由基聚合,并将其氰基偕胺肟化,用于制备具有吸附Cr(Ⅵ)的廉价有机无机复合吸附材料——中空介孔二氧化硅锚固聚偕胺肟.通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)及N_2吸附-脱附比表面分析对中空介孔二氧化硅锚固聚偕胺肟进行表征.结果表明,制备的中空微球直径约为400 nm,其壁上孔径约为11.0 nm,比表面积约为431 m~2/g,锚固聚偕胺肟后中空微球壁上孔道直径约为4.6 nm,比表面积降低为347 m~2/g.HMS锚固的聚偕胺肟对重铬酸钾溶液中铬的吸附量高达0.46 mmol/g,吸附过程中伴随化学反应,符合伪二级动力学模型,可用作废水处理中重金属离子的高效廉价吸附材料.     

中空介孔二氧化硅锚固聚偕胺肟吸附Cr(Ⅵ)

以硝酸铈铵为引发剂, 在自制的中空介孔二氧化硅(HMS)的空腔和通道内引发丙烯腈自由基聚合, 并将其氰基偕胺肟化, 用于制备具有吸附Cr(Ⅵ)的廉价有机无机复合吸附材料—中空介孔二氧化硅锚固聚偕胺肟. 通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 扫描电子显微镜(SEM)及N₂吸附-脱附比表面分析对中空介孔二氧化硅锚固聚偕胺肟进行表征. 结果表明, 制备的中空微球直径约为400 nm, 其壁上孔径约为11.0 nm, 比表面积约为431 m²/g, 锚固聚偕胺肟后中空微球壁上孔道直径约为4.6 nm, 比表面积降低为347 m²/g. HMS锚固的聚偕胺肟对重铬酸钾溶液中铬的吸附量高达0.46 mmol/g, 吸附过程中伴随化学反应, 符合伪二级动力学模型, 可用作废水处理中重金属离子的高效廉价吸附材料.     

高度有序介孔氧化硅材料SBA-15：高浓度氨基官能化及氨基及氨基团的可利用性

采用简单的方法合成高浓度氨基修饰的高度有序氧化硅材料并深入研究氨基官能化材料的孔结构以及氨基的存在状态和可利用性。结果表明,氨基基团共价连接到SBA-15的孔表面,即使初始合成体系中的APTES（氨丙基三乙氧基硅烷）浓度高达30mol%时材料依然保持高度的有序性。合成体系中APTES浓度为20％的样品还保持良好的介孔结构,比表面积为680 m²·g^-1,孔容为0.89 cm³·g^-1,此介孔结构中的氨基官能团对镍离子表现出很强的亲和力,Ni²⁺的吸附量高达1.88 mmol·g^-1,相比之下未官能化的SBA-15对Ni²⁺没有吸附作用。当初始合成体系中APTES的浓度进一步增大到30％时,修饰到介孔氧化硅材料的氨基含量也随之增大,但由于材料的孔隙度急剧降低,这些氨基的可利用性也降低。     

W掺杂SiO2介孔材料的制备与表征

以非离子表面活性剂三嵌段共聚物P123为模板剂、正硅酸乙酯(TEOS)为硅源、钨酸钠(Na2WO4·2H2O)为钨源, 通过水热法一步合成了W掺杂的二氧化硅介孔材料W-SiO2, 并通过XRD、HRTEM、EDX、FT-IR、N2吸附-脱附等表征手段, 考察了随着W含量增加, W-SiO2介孔材料结构的变化规律以及钨物种在材料中的存在状态. 结果表明, 当WO3含量w(WO3)约为10%时, W-SiO2中的钨物种是高度分散进入介孔骨架,形成W-O-Si 键; 当w(WO3)=20%时, 样品中开始有未掺入到SiO2骨架中WO3的结晶出现; 当w(WO3)约60%时, W-SiO2 样品能保持很好的介孔孔道结构, 更高含量WO3掺入将破坏二氧化硅介孔结构.     

苯官能化MCM-41的合成、表征、磺酰化及与二胺的反应

以三乙氧基硅基苯((C₂H₅O)₃Si-Ph，（(triethoxysilyl)benzene，TESB)以及正硅酸乙酯（TEOS）的混合液为硅源，以溴代十六烷基吡啶(CPBr)为模板剂，在HCl介质中合成了苯官能化的有机-无机杂化介孔分子筛MCM-41。对合成的分子筛用FT-IR、PXRD、TEM、N₂吸附-脱附等手段进行了表征。结果表明，合成的苯官能化的有机-无机杂化介孔分子筛具有良好的介孔孔道结构。用三甲基氯硅烷对分子筛表面的Si-OH进行了封端处理，用氯磺酸对合成的苯官能化的有机-无机杂化介孔分子筛进行了磺酰化，并与各种二胺进行了反应。     

原位法合成Cu-BTC负载二氧化硅吸附材料的研究

采用溶剂热法,将均苯三甲酸(H3BTC)与硝酸铜进行反应合成了金属-有机骨架(Metal-Organic Frameworks,MOFs)微孔材料Cu-BTC;利用原位合成法,将Cu-BTC负载到介孔/大孔二氧化硅孔道中,获得介孔CuBTC-SiO2材料。通过静态吸附实验,测定了正己烷(n-C6)、环己烷(c-C6)和正癸烷(n-C10)在Cu-BTC及CuBTC-SiO2上的吸附速率曲线,结果表明,将微孔材料Cu-BTC负载在SiO2之后,CuBTC-SiO2中既有微孔又有一定量的介孔,适量的介孔结构可减小其对正己烷的静态饱和吸附量,但增加对环己烷和正癸烷的静态饱和吸附量。实验测得CuBTC-SiO2对c-C6和n-C10都具有更大的静态饱和吸附量。因此CuBTC-SiO2材料可望应用在烷烃的吸附分离上。     

氧化钨介孔材料的制备与表征

以介孔二氧化硅(KIT-6)为硬模板, 硅钨酸为钨源, 用硬模板法制备WO3-SiO2复合材料, 再利用HF除去二氧化硅, 得到了介孔三氧化钨材料. 用X射线衍射(XRD)、能量扩散X射线(EDX)、高分辨透射电镜(HRTEM)、N2吸附-脱附等表征手段, 对制备复合材料的物料比、煅烧温度以及不同分散剂等条件进行了考察. 结果表明, 硅钨酸与硅介孔的物料比(m(WO3)/m(SiO2))在3:1到4:1之间, 在600-750 ℃下煅烧, 能制备结构较好的介孔氧化钨. 乙醇和蒸馏水为分散剂时, 用乙醇为分散剂所得的介孔WO3材料具有更高的比表面积和孔体积.     

氨基功能化SBA-15的直接合成及其对CO_2的吸附性能研究

通过直接法合成了氨基功能化SBA-15介孔材料。使用X-射线粉末衍射法(XRD),N2吸-脱附,透射电子显微(TEM)等技术对氨基功能化材料进行了表征。实验结果表明:当反应原料中nAPTES/(nAPTES+nTEOS)≤0.20时,APTES功能化的材料都具有典型的介孔SBA-15结构;但当nAPTES/(nAPTES+nTEOS)≥0.225时,由于氨基对SBA-15结构的副作用导致SBA-15介孔结构坍塌。在氟离子辅助合成下可以获得高含量氨基(反应原料中nAPTES/(nAPTES+nTEOS)的比值为0.25)功能化的SBA-15材料,且此材料中的介孔孔径和BET比表面积都较大。CO2吸附结果表明,随着反应原料中APTES含量提高,所合成的材料对CO2的吸附量相应增加,同时在101kPa和25℃下,通过氟离子辅助合成的材料对CO2的吸附量远远优于无氟离子辅助合成材料的。本研究还对后嫁接法和直接合成法获得氨基功能化SBA-15介孔材料的优缺点进行了讨论。     

有序介孔胺化的聚合物材料的合成及在Knoevenagel缩合反应中的催化性能

通过氯化和胺化等手段对有序介孔聚合物材料(FDU-16)进行功能化, 成功地将胺基引入到介孔聚合物骨架中, 制备出新型有序介孔固体碱催化材料. X射线衍射(XRD)、 氮气吸附-脱附及透射电子显微镜(TEM)表征结果表明, 功能化后的固体碱材料依然保持高度有序性; 红外表征结果表明, 大量的胺基被引入到材料的骨架中. 在Knoevenagel缩合中, 这种新型有序介孔固体碱材料表现出比功能化的介孔二氧化硅等材料更高的催化活性, 这主要归因于其具有较高的比表面积、较强的碱性以及较多的活性中心.     

陈化温度和pH值对氨基功能化介孔氧化硅吸附CO_2性能的影响

本研究采用溶胶-凝胶法,分别以十二烷基肌氨酸钠、氨丙基三甲氧基硅烷(APTMS)和正硅酸乙酯(TEOS)为结构导向剂(SDA)、共结构导向剂(CSDA)和硅源合成了氨基功能化的介孔氧化硅预产物。利用乙醇和乙醇胺混合液对预产物进行萃取后获得氨基功能化介孔氧化硅。利用红外光谱、元素分析、N2吸-脱附、透射电镜等手段对材料进行了表征。红外光谱结果证明通过萃取方法可较好地去除表面活性剂;N2吸附结果表明所有样品都具有介孔结构;元素分析和透射电镜结果说明反应陈化温度、pH值等合成条件对材料孔道内表面的氨基含量和材料结构有较大的影响。CO2吸附实验证明在低陈化温度、相对较低的pH值下合成的材料具有较高的CO2吸附量。     

氨基功能化短孔道有序介孔材料H_2N-Zr-Ce-SBA-15的合成及吸附性能

以pluronic(P123)为模板剂,正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,氯化氧锆和硝酸亚铈为无机前驱盐,N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷(AAPTS)为硅烷化试剂,采用后接枝法合成了氨基功能化六方板状短孔道有序介孔材料H2N-Zr-Ce-SBA-15(H2N-ZCS).采用小角X射线衍射(LXRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析、N2吸附/脱附等手段对H2N-ZCS进行了表征.结果表明AAPTS成功地嫁接到有序介孔材料上,H2N-ZCS仍保持了类似于传统SBA-15高度有序的二维六方相介孔结构,且孔道方向垂直于该六方板面.对阴离子染料酸性品红吸附实验表明,H2N-ZCS比H2N-SBA-15具有较强的吸附能力.这种功能化短孔道、大径轴比的六方板状介孔材料在吸附、分离及催化等领域中能更有效地促进分子的扩散传递.     

氨基功能化SBA-15介孔分子筛的制备与表征

以3-氨丙基三乙氧基硅烷为偶联剂,采用后合成法对介孔分子筛(SBA-15)的表面进行改性,制得氨基功能化的介孔NH<,2>-SBA-15材料(简称NH<,2>-SBA-15),其结构和性能经FT-IR,元素分析,XRD,SEM及低温N<,2>吸附-脱附表征.结果表明,氨基成功地嫁接到SBA-15表面,含量高达3.47 ...     

介孔二氧化硅-接枝胶原杂化材料的制备和表征(英)

利用接枝胶原与介孔二氧化硅制备一种新型生物无机杂化材料。用甲基丙烯酸甲酯为接枝剂对胶原进行共聚改性制得接枝胶原。以正硅酸乙酯为模板，十二烷基三甲基溴化铵为表面活性剂，用一个简单的热处理过程制得介孔二氧化硅。介孔二氧化硅-接枝胶原杂化材料通过超声分散接枝胶原与介孔二氧化硅的混合物制得，其三维结构用X射线衍射表征，晶格参数a，b和c分别为0.68，0.37和1.64 nm，为正交晶型。氮气吸附-解吸等温线显示杂化材料的比表面积可达273 m²·g^-1，孔体积为0.13 cm³·g^-1，平均孔径3.4 nm，分布窄。该杂化材料在8～14 μm波长的红外发射率可低至0.323，在光电子学器件和红外隐身领域具有潜在应用价值。     

氨丙基官能化HMS介孔分子筛的合成及表征

沿S0I0路径,以十六胺为模板剂,以3-氨丙基三乙氧基硅烷为有机硅源,通过与TEOS共水解沉淀合成了氨丙基官能化HMS介孔分子筛.采用粉末X-射线衍射分析、N2吸/脱附、扫描电镜分析、高分辨透射电镜分析、傅立叶变换红外分析以及元素分析等表征手段,对所合成的材料进行表征.氨丙基官能化HMS介孔分子筛具有worm-like孔道结构,且较为均一的孔径分布.研究了前体硅源中3-氨丙基三乙氧基硅烷含量的变化对氨丙基官能化HMS介孔分子筛的相结构及织构性能的影响.傅立叶变换红外分析表明,NH2-CH2-CH2-CH2有机基团分布在杂化HMS介孔孔道中.     

介孔材料氨基表面修饰及其对CO2的吸附性能

采用接枝方法在介孔材料MCM-41和SBA-15的孔道内表面进行氨基化修饰, XRD、29Si-NMR、FT-IR、TGA、BET等测试结果表明, 氨丙基三乙氧基硅烷(APTS)和氨乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷(AEAPMDS)都分别接枝在介孔材料的孔道内, 表面氨基修饰量约为1.5-2.9 mmol·g-1. 表面修饰后介孔材料的孔道仍高度有序, 但比表面积减小. 表面修饰前后介孔材料对CO2的吸附性能发生显著变化, 由于物理吸附转化为以氨基为活性中心的化学吸附, 吸附量从修饰前的0.67 mmol·g-1提高到2.20 mmol·g-1.     

TEPA功能化SBA-15的CO_2吸附性能

以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,P123为模板剂,通过加入适量HAc及调整反应体系pH方式,采用水热及萃取法合成表面羟基含量较高的介孔SBA-15材料.以不同含量四乙烯五胺(TEPA)对SBA-15进行功能化,获得氨基功能化介孔SBA-15材料.利用X射线衍射(XRD)、N2吸-脱附、傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、元素分析等手段对材料结构性能进行表征.以不同含量TEPA功能化介孔SBA-15为吸附剂,对CO_2进行吸附,考察了吸附温度、CO_2浓度、水等对吸附效率的影响.实验结果表明,常温、常压下30%TEPA功能化介孔SBA-15的CO_2吸附量最高,且重复使用性能良好.     

金在氨基硅烷修饰SBA-15上的巴豆醛选择加氢性能

采用三种氨基硅烷试剂(APTS: 3-氨丙基三甲氧基硅烷, TPED: N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷, TPDT: 3-[2-(2-氨基乙基氨基)乙基氨基]丙基-三甲氧基硅烷)对介孔SBA-15分子筛进行后嫁接表面功能化(分别记为APTS-SBA-15, TPED-SBA-15和TPDT-SBA-15), 然后利用氨基与氯金酸之间的静电作用及化学还原法, 将金纳米粒子引入分子筛的介孔孔道. 采用N₂物理吸附、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)等手段对催化剂的结构和电子性质进行了系统表征; 以巴豆醛液相加氢制巴豆醇反应比较了氨基硅烷的种类对催化性能的影响. 结果表明, 氨基硅烷的给电子能力是决定金催化剂上C＝O键加氢选择性的主要因素, 氨基硅烷的给电子能力越强, 金活性位上的电子密度越高, 则巴豆醇的选择性和收率就越高.