微孔和介孔材料中的热化学

这篇论文综述了美国加州大学戴维斯分校科学院院士Navrotsky课题组多年来在多孔材料上取得的一系列热化学研究结果。讨论了热化学对微孔、介孔材料的结构稳定性和合成过程的影响。借助多种测热手段对影响骨架结构的热焓、热熵和自由能进行了系统的测量和计算。研究数据表明一系列纯硅分子筛、介孔材料和磷酸铝多孔材料同相应的石英相和块磷铝矿相相比能量上最多只高出15 kJ·mol-1。一系列纯硅分子筛的熵值比石英相高出3.2—4.2 J·K-1·mol-1；在0—12.6 J·K-1·mol-1范围内相对应的自由能几乎没有差别。因此，对不同微孔、介孔材料，其骨架结构在能量上是几乎没有区别的。另外，本文通过介绍一种新型测热方法——原位测热，揭示了分子筛合成过程中的动力学和成核/结晶机理。     

SAPO-34处理方法对吸附性能的影响

以二乙胺为结构导向剂, 在微波条件下合成了SAPO-34分子筛材料, 并分别在空气和氮气氛下1073 K焙烧. 考察了氮气氛下分子筛表面碳改性后对材料表面及水、甲醇和乙醇吸附性能的影响. 结果表明: 碳改性后SAPO-34比表面、孔容下降, 但孔径趋于均一. 与SAPO-34样品相比, 碳改性后SAPO-34吸水量从0.295 g/g降低到0.180 g/g, 甲醇/乙醇的吸附比从1.42提高到2.81.     

微波辐射法合成SAPO-5分子筛中硅铝比对产物结晶度和甲苯吸附性能的影响

采用硅溶胶作硅源, 用微波辐射法在酸性条件下(pH=4.5-5.0)合成了SAPO-5分子筛, 利用X射线衍射(XRD), 傅立叶变换红外光谱(FT-IR), 扫描电镜(SEM)和Brunauer-Emmett-Teller (BET)比表面积分析对样品的结晶度、形貌和比表面等进行表征, 考察了晶化原料硅铝比对分子筛结晶度和晶体颗粒长径比(c/a)的影响, 测定了分子筛对甲苯的吸附性能. 结果显示, 采用微波辐射法合成的SAPO-5分子筛, 在硅铝摩尔比为0.50附近生成产物的结晶度最好, 晶体颗粒的长径比最小(约为1.0). 尽管不同硅铝比条件下得到的样品比表面测定结果变化不大, 但对甲苯的吸附实验显示, 在硅铝比为0.50时样品的吸附速率和饱和吸附量均达到了最大值. 这与表征所得的结晶度和长径比的变化一致, 即结晶度好,长径比小的SAPO-5分子筛具有更好的甲苯吸附性能.     

醋酸钾溶液体系中α-Fe_2O_3纳米微球的离子液体辅助合成及气敏性能研究

以Fe Cl3·6H2O和CH3COOK为反应物,以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯化物([Bmim]Cl)为结构导向剂和表面活性剂,采用水热合成法在150℃反应8 h制备出结晶度好、形貌规整,直径为10~30 nm的α-Fe2O3纳米微球.考察了[Bmim]Cl的添加量对氧化铁形貌和气敏性能的影响.气敏性能测试结果表明:当离子液体添加量为12 mmol时,α-Fe2O3纳米微球对乙醇的气敏性能最佳.在工作温度为300℃时,对50μL/L乙醇的灵敏度达到7.56,是不添加离子液体时制备的α-Fe2O3的5.6倍,在10~200μL/L的检测范围内灵敏度与浓度具有良好的线性关系(R=98.8%),并且具有良好的选择性和稳定性.本文还详细探讨了α-Fe2O3纳米微球对乙醇的敏感机理,以及工作温度对其气敏性能的影响.     

紫外光解法在制备低介电常数氧化硅分子筛薄膜中的应用

以正硅酸乙酯为硅源, 四丙基氢氧化铵(TPAOH)为模板剂和碱源, 采取水热晶化技术, 通过原位法在硅晶片表面制备出纯二氧化硅透明分子筛薄膜; 采用紫外光解法代替传统高温焙烧法脱除分子筛薄膜孔道内的模板剂, 制备出具有低介电常数的氧化硅分子筛薄膜. 使用FTIR、XRD和SEM对样品进行了结构表征, 并采用阻抗分析仪测量了薄膜的介电常数, 纳米硬度计测量薄膜的杨氏模量和硬度. 与传统的高温焙烧方法相比, 紫外光解法处理条件温和, 同时省时、省能、操作简易.     

晶化温度对SAPO-34结构稳定性的影响

用二乙胺结构导向剂, 分别在473和573 K水热晶化得到两种SAPO-34分子筛材料. SEM和XRD结果表明, 晶化温度升高, SAPO-34晶粒增大, 结晶度提高, 比表面积和孔径增大. 升高晶化温度, 提高了样品的最高焙烧和水蒸汽热处理承受温度.     

不同氮掺杂量碳纳米管的合成和表征

以不同氮含量的有机胺为碳和氮源，用催化方法合成出了不同氮含量的大管径碳纳米管。采用Fe/SBA-15分子筛为催化剂，有机胺经过1 073 K高温裂解得到氮掺杂碳纳米管材料(CN_x)。比较了苯、三乙胺、二乙胺、乙二胺四种原料对合成CN_x形貌、产率、掺氮量和吸水率的影响；以二乙胺为原料合成出适中的氮碳比(N/C原子比为0.15)和较高产率(2.2 g·（g·cat）^-1)的竹节状CN_x材料。     

紫外/臭氧法在脱除沸石有机模板剂中的应用

选取LTA, FAU, BETA, MFI和MEL型沸石, 研究紫外/臭氧法在沸石有机模板剂脱除中的应用, 并与传统高温焙烧法比较, 考察两种方法对有机模板剂的脱除能力. 采用XRD, FT-IR, BET等方法对脱除模板剂前后的沸石样品进行表征, 结果表明紫外/臭氧法是一种低温有效除去沸石模板剂的方法. Beta, silicalite-1和silicalite-2沸石在紫外光照后相应的模板剂四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵和四丁基氢氧化铵已彻底脱除, A和Y型沸石中分别有27.5和6.2 wt%的四甲基氢氧化铵模板剂残留, 这主要是受其特殊β笼结构的限制而引起的.     

用沸石吸收微波性能表征沸石特性的研究

研究了开放体系下微波加热沸石的规律,发现脱水的沸石能有效吸收微波,自身升温很快,如脱水NaA沸石400W功率下在100s内被加热到1473K.讨论了沸石晶体结构、硅铝比、可交换离子种类对沸石吸收微波的影响.不同类型的沸石,或同一类型但硅铝比不同的沸石,或不同离子交换的同一种沸石在同一功率下具有不同的升温速率,所能达到的最高温度也不尽相同,从而表明沸石吸收微波的性能有可能用来表征沸石的微观特性.沸石在不同功率下吸收微波性能不同,功率越大,升温越快.     

超低介电常数介孔氧化硅薄膜的制备及其表征

研究了以正硅酸乙酯(TEOS)和甲基三乙氧基硅烷(MeSi(OEt)₃)为混合硅源，十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂，采取旋涂技术，在硅晶片表面制备出二氧化硅透明薄膜，再经过正硅酸乙酯(TEOS)蒸汽孔壁强化后采用线性升温焙烧法脱除薄膜孔道内的模板剂，制备出具有超低介电性能的氧化硅薄膜。使用FTIR、XRD和SEM对样品进行了结构表征，并采用阻抗分析仪测量了薄膜的介电常数(k)，纳米硬度计测量薄膜的弹性模量。介孔氧化硅薄膜在常温常湿条件下存放15 d后，介电常数