杂化介孔分子筛HMS的合成与表征

以十六胺(HDA)为模板剂,通过正硅酸乙酯和硅烷偶联剂一步法合成了杂化介孔分子筛HMS,并通过XRD、N2吸脱附、FT-IR、TG、SEM等手段对其进行结构表征.结果表明合成的材料具有良好有序的介孔结构、大的孔径(≈2.04.0 nm)和比表面积(>600 m2g-1),接近球形颗粒,尺寸在0.51μm之间.     

非表面活性剂合成CeO2介孔材料

以非表面活性剂三乙胺(TEA)和聚乙二醇(PEG)为模板剂,合成了具有立方莹石晶相结构的介孔CeO2材料,通过XRD,HRTEM,BET,FTIR和选区电子衍射(SAED)等手段对介孔CeO2进行了表征。考察了模板剂在CeO2介孔结构的形成过程中所起的作用及其对比表面、孔径分布、热稳定性的影响,并对模板剂的作用机制进行了分析。结果表明,三乙胺在CeO2介孔结构的形成中起关键作用,聚乙二醇对介孔结构热稳定性有明显的改善作用,经600℃焙烧3h的样品仍能保持较好的介孔结构,其介孔呈直通型的六方型孔道,比表面积>200m2·g-1,孔分布呈双孔型分布,其中介孔孔径约为5nm左右,微孔孔径在1～2nm之间,介孔占较大比例,并且微孔数量随焙烧温度的升高逐渐减少,直至600℃消失。     

阴离子表面活性剂辅助模板途径合成介孔结构氧化锆纳米晶

利用阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS)为辅助模板剂, 成功地合成了高稳定性的介孔氧化锆纳米晶, 采用DSC-TG, FT-IR, XRD, TEM, UV-Vis以及N₂吸附-脱附等方法对样品进行了表征. 研究表明, 以阴离子型十二烷基磺酸钠合成的氧化锆经600 ℃煅烧后仍为纯四方相, 氧化锆晶粒平均尺寸约为6.5 nm. 阴离子型表面活性剂与有机锆源形成自组装协同作用, 合成的氧化锆具有蠕虫状介孔结构, 经过500 ℃煅烧后介孔结构仍然保持, 且由于表面活性剂的去除, 比表面积显著提高, 显示了良好的热稳定性. 本实验制备的氧化锆纳米晶较一般方法制备的市售纳米氧化锆有明显紫外吸收边蓝移现象.     

含Co纳米介孔分子筛的制备与表征

用两步水热法合成出了含Co介孔分子筛,采用XRD,FT-IR,TPR,AFM,BET,B JH等方法对样品的物化性能进行了表征.结果表明合成出了纳米级具有介孔结构的CoMCM-41.样品在550℃焙烧可以将模板剂有效去除而不影响孔结构.所得CoMCM-41比表面积大于500 m2/g,平均孔径分布为3.57 nm,粒径分布在20~40 nm范围内.     

锐钛相介孔SO42-/TiO2的声化学制备及结构和催化酯化性能

不使用有机模板剂,采用超声化学法一步水解制得吸附硫酸根的介孔偏钛酸,500℃焙烧得到介孔SO2-4/TiO2固体超强酸.用XRD、TFEM、FTIR、低温氮吸附-脱附等手段对催化剂结构进行了表征.结果表明,硫酸根在焙烧过程中与前驱体介孔偏钛酸孔壁上自由羟基的键合起到了孔结构导向及支撑作用,500℃焙烧后样品具有161 m2·g-1的比表面积及4.1 nm的平均孔径,酸强度H0介于-14.52与-16.02之间,硫含量为2.8%,晶型全部为锐钛矿相,介孔SO2-4/TiO2具有较大比表面、强酸特性和稳定性.催化合成富马酸二甲酯的最佳条件为:n(甲醇):n(富马酸)=6:1,催化剂用量为1.0%(反应物总质量),带水剂苯用量为10 mL,反应时间为3 h,催化剂重复使用7次,酯化率大于90%.     

锐钛相介孔SO2-4/TiO2的声化学制备及结构和催化酯化性能

不使用有机模板剂,采用超声化学法一步水解制得吸附硫酸根的介孔偏钛酸,500℃焙烧得到介孔SO2-4/TiO2固体超强酸.用XRD、TFEM、FTIR、低温氮吸附-脱附等手段对催化剂结构进行了表征.结果表明,硫酸根在焙烧过程中与前驱体介孔偏钛酸孔壁上自由羟基的键合起到了孔结构导向及支撑作用,500℃焙烧后样品具有161 m2·g-1的比表面积及4.1 nm的平均孔径,酸强度H0介于-14.52与-16.02之间,硫含量为2.8%,晶型全部为锐钛矿相,介孔SO2-4/TiO2具有较大比表面、强酸特性和稳定性.催化合成富马酸二甲酯的最佳条件为:n(甲醇):n(富马酸)=6:1,催化剂用量为1.0%(反应物总质量),带水剂苯用量为10 mL,反应时间为3 h,催化剂重复使用7次,酯化率大于90%.     

双峰孔分布薄壁中孔碳的便捷制备

以廉价的γ-氧化铝为模板制备薄壁中孔碳材料,且可在制备过程中方便地对碳材料的孔结构、微孔率等参数进行调控.以原位聚合的酚醛树脂为碳源取代蔗糖,简化了制备流程.制得的碳材料不仅可以较好地复制氧化铝模板的孔结构,且比表面积比以蔗糖为碳源的样品显著提高.在此基础上,选用模板堆积孔径与模板自身直径差异较大的长棒状氧化铝为模板,成功地以一种模板、经过一次聚合-碳化过程制备出了具有双峰孔分布(PSD)结构的薄壁碳材料,两个峰分别位于4 nm附近的较小中孔区和13 nm附近的较大中孔区.此外,所得碳材料的比表面积(>1800 m2·g-1)和孔容(>4.5 cm3·g-1)均很高,而微孔率却较低,具有优异的中孔特性.将所得碳材料用作电化学电容器的电极,电容可达200 F·g-1,且当电流密度从0.1 A·g-1升至1.0 A·g-1时,比电容仅衰减10%,表现出良好的电容性能.     

CdS柱撑钛铌酸介孔复合材料的制备与光解水制氢活性

以钛铌酸纳米片层为主体,CdS纳米颗粒为客体,通过剥离-重堆积法合成了不同投料比的CdS-TiNbO5介孔复合材料,材料的层间距为1.19nm,比表面积约为93m2·g-1。CdS-TiNbO5复合材料表现出良好的光解水制氢活性,当投料比nCdS∶nHTiNbO5=1∶2时,复合材料在模拟太阳光和可见光下的产氢速率分别为231和184μmol·h-1·g-1,是CdS的8.6和9.7倍。复合材料光催化活性的提高归因于比表面积的增加和光生载流子的有效分离。     

双孔道管状有序介孔炭对维生素B12的吸附缓释性能

通过纳米铸型法,以硅基介孔分子筛SBA-15为模板,糠醇为碳源,草酸作为聚合催化剂合成了具有双孔道管状有序介孔炭CMK-5.利用粉末X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和氮气物理吸附法等对其结构进行了表征.结果表明合成的CMK-5具有有序结构,比表面积和孔容积分别高达1856 m2·g-1和2.10 cm3·g-1,在3.1和5.5nm具有集中的双孔分布.由于独特的双孔道结构特点,CMK-5在120 min内快速吸附维生素B12至平衡,吸附量高达943 mg·g-1,远高于商用活性炭.CMK-5吸附维生素B12后可以直接用于缓释,动态缓释浓度维持在～9 mg·L-1,适用于维生素B12分子在人体内的缓释.     

具有多级孔MCM-41/Y复合分子筛的合成及表征

采用晶种法和纳米组装法合成了MCM-41/Y复合分子筛,通过粉末XRD、SEM、TEM和BET等手段对其物性进行表征,结果显示:采用晶种法合成的形貌以包埋型为主,采用纳米组装法合成的材料为附晶生长和自组装型.二者均具有微、介孔多级孔道结构,比表面积达到665.1和849.3 m2·g-1,总孔容分别为0.6438和0.6529 cm3·g-1,相对于单一Y分子筛明显增大.纳米组装法合成样品的比表面积增大更为显著,这是由于两种合成体系粒子表面电荷和集聚方式不同.     

稀土添加剂对超细ZrO2织构、结构的影响

Pure zirconia and zirconia containing Y or Ce were prepared by Supercritical Drying Method (SCD) followed by calcination in air at temperature up to 700℃. It was found that the zirconia containing Y or Ce possessed much higher specific surface area and larger pore volume than that of pure zirconia. The BET surface area of 3.4Y2O3-96.6ZrO2 without calcination and that calcined at 700℃ were 376.2 m2﹒g-1 and 80.0 m2﹒g-1 respectively, while the corresponding values of pure zirconia were 248.0 m2 ﹒g-1 and 47.8 m2﹒g-1 respectively. It was postulated that the better textural properties of zirconia containing Y or Ce were resulted from preventing zirconia particles sintering in the presence of Y or Ce additive. All of these samples made by SCD had a well-developed mesoporous texture.     

Deposition of thin mesoporous silica films on glass substrates from basic solution

Transparent thin (ca. 100 nm) films of silica-surfactant mesostructured materials were deposited on borosilicate glass plates and soda-lime glass tubes from aqueous solutions containing tetraethoxysilane, alkyltrimethylammonium chloride, ammonia, and methanol. By calcination in air, the films became mesoporous (BET surface area of 700-900 m2 g-1) with pore diameter 2.0-2.8 nm.     

介孔SnO2的结构表征及其湿敏性能

以十六烷基三甲基溴化铵、十二胺为模板剂, 采用双模板法及均相沉淀法, 分别制备了介孔结构的SnO2. BET测试结果表明, 双模板法制备的介孔SnO2平均孔径、孔容和比表面积分别为4.9 nm、0.213 m3·g-1和172.9 m2·g-1, 而均相沉淀法合成产物孔径分布的离散程度较大, 孔容和比表面积降至双模板法的66.0%和21.8%. 以叉指电极为工作电极集电体, 利用交流阻抗技术测定了所得SnO2的湿敏性能. 结果表明, 与均相沉淀法制备的SnO2 相比, 双模板法制得SnO2的双电层电荷传递阻抗、双电层电容及Warburg扩散系数随湿度变化的幅度更明显, 表明其具有较好的湿敏性能. 对介孔结构特征与湿敏性能相关性研究表明, 具有较大孔容和比表面的介孔SnO2可改善材料的感湿性能.     

有序中孔炭的电化学储氢性能

将蔗糖、聚环氧乙烯-聚环氧丙烯-聚环氧乙烯三嵌段共聚物和硅源构成的复合物进行预炭化、炭化和除硅处理合成出有序中孔炭, 采用XRD、TEM、HRTEM和N2吸脱附等手段对其进行表征, 并将有序中孔炭制成电极开展恒流充放电储氢性能研究. 结果显示, 具有较高比表面积(720 m2·g-1)和孔容(0.86 cm3·g-1)的有序中孔炭材料的电化学储氢容量为70.1 mAh·g-1, 高于具有相对较低比表面积(610 m2·g-1)和孔容(0.66 cm3·g-1)的有序中孔炭储氢容量(64.1 mAh·g-1). 通过与单壁碳纳米管电极(25.9 mAh·g-1)的对比, 表明有序中孔炭具有良好的电化学储氢性能和更高的电化学活性.     

Mesoporous silica spheres from colloids

A novel method has been developed to synthesize mesoporous silica spheres using commercial silica colloids (SNOWTEX) as precursors and electrolytes (ammonium nitrate and sodium chloride) as destabilizers. Crosslinked polyacrylamide hydrogel was used as a temporary barrier to obtain dispersible spherical mesoporous silica particles. The influences of synthesis conditions including solution composition and calcination temperature on the formation of the mesoporous silica particles were systematically investigated. The structure and morphology of the mesoporous silica particles were characterized via scanning electron microscopy (SEM) and N2 sorption technique. Mesoporous silica particles with particle diameters ranging from 0.5 to 1.6 microm were produced whilst the BET surface area was in the range of 31-123 m2 g-1. Their pore size could be adjusted from 14.1 to 28.8 nm by increasing the starting particle diameter from 20-30 nm up to 70-100 nm. A simple and cost effective method is reported that should open up new opportunities for the synthesis of scalable host materials with controllable structures.     

水热均匀沉淀法合成中孔氧化锆

以尿素为均匀沉淀剂,用水热法合成了中孔ZrO2前体,经热处理（500～550 ℃,2 h）得到晶态（t或m相）短程有序中孔ZrO2.BJH脱附孔径约为4～6 nm, BET比表面积约为60～90 m2•g－1.     

以MCM-22为原料合成高水热稳定性的介孔材料

以合成的微孔分子筛MCM-22为原料,将其与表面活性剂及氢氧化钠一起回流溶解,再调节溶液的pH值至7～9, 使MCM-22转化为高水热稳定性的介孔材料. 所得介孔材料具有蠕虫状的均匀孔道,骨架中不含有MCM-22的微观结构单元. 该介孔材料至少含有18%的表面活性剂,经823 K焙烧脱除表面活性剂后,其孔径为2 2 nm, 比表面积为 1 038 m2/g, 孔容为0 97 cm3/g. 焙烧后的介孔材料具有非常高的水热稳定性,经沸水回流100 h后其比表面积为896 m2/g, 孔容为0 90 cm3/g, 孔径为2 1 nm, 即使经过300 h的回流,该材料仍能保持698 m2/g的比表面积和0 90 cm3/g的孔容. 固体 29Si MAS NMR结果表明,该介孔材料的高水热稳定性与其高表面缩合度有关.     

制备方法对锰Mn掺杂钾六铝酸盐催化剂催化甲烷燃烧性能的影响

以甲烷催化燃烧为目标反应,通过共沉淀法、溶胶凝胶法和反相微乳液法制备了Mn掺杂六铝酸盐催化剂,用XRD和TG-DTA技术对催化剂进行了物理性能表征,通过BET模型计算了其比表面积。结果说明3种方法所制备催化剂经1 200℃焙烧4h后均可以形成完整的六铝酸盐晶型,同时都具有高的催化性能和高温稳定性,其中反相微乳液法制备的K2MnAl11O19催化剂具有较高的比表面积和甲烷催化燃烧活性,起燃温度T10%为458℃,至676℃甲烷完全转化。     

纳米La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ阴极粉体的溶液燃烧法合成与性能表征

采用硝酸盐-甘氨酸溶液燃烧法合成了La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-?啄(LSCF)前驱粉体, 通过XRD、BET、FESEM及激光粒度仪等手段对粉体进行表征. 结果表明, 所合成的LSCF粉体为纯钙钛矿结构, 具有高达22.9 m2·g-1的比表面积, 粒度均匀, 平均颗粒尺寸为175 nm. 非等温烧结实验表明该粉体具有良好的低温烧结活性. 在阳极NiO-YSZ(氧化钇稳定氧化锆)负载的电解质YSZ上, 于800 ℃烧结制备LSCF阴极组成的单元电池Ni-YSZ/YSZ/LSCF, 在700 ℃下以H2作燃料时具有良好的电池性能, 最大功率密度为0.97 W·cm-2, 在0.7 V时的功率密度约达到0.83 W·cm-2. 这种无中间缓冲层的低温制备LSCF阴极方法, 简化了电池结构及其制备过程, 同时提高了电池的性能.     

负载Ni金属有序介孔氧化铝催化剂的制备及表征

采用原位合成法和传统浸渍法以价格低廉的硝酸铝作为铝源, 聚乙二醇1540为模板剂, 硝酸镍为镍源, 制备出负载Ni金属有序介孔氧化铝催化剂, 并采用BET、TEM、XRD、TG多种测试技术对合成催化剂的物理化学性质和结构特征进行了表征. 实验结果表明, 两种方法均能制备出比表面积大(＞210 m2·g-1)、孔径分布窄(4 nm左右)的负载Ni金属介孔氧化铝催化剂. 与浸渍法相比, 原位合成法所制备的负载Ni金属有序介孔氧化铝镍离子与载体具有更强的相互作用力, 且孔结构具有一定的有序性.