氨基功能化SBA-16对CO_2的动态吸附特性

采用浸渍法将四乙烯五胺(TEPA)负载到介孔分子筛SBA-16的孔道内,形成功能化的介孔材料用于CO2的吸附.利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、氮气物理吸附-脱附和热重分析(TGA)等方法对样品进行了表征.通过动态吸附对不同TEPA浸渍量的SBA-16的CO2吸附性能和再生性能进行研究.结果表明:修饰后的SBA-16仍然保持有序的孔道结构,但样品的孔道有序度降低,比表面积、孔容、平均孔径都减小.样品对CO2的饱和吸附容量和穿透吸附容量随着TEPA浸渍量的增加而增加.60℃时,30%TEPA浸渍量的样品的穿透吸附容量和饱和吸附容量达到最大,分别为0.625和0.973mmol·g-1.在60-80℃,样品的动态吸附性能稳定.经过20次吸附-脱附循环后,样品的饱和吸附容量仅降低了6.45%.采用失活模型对CO2的吸附穿透曲线进行模拟,该模型能够很好地模拟样品对CO2的吸附过程.     

以离子液体为模板剂合成MCM-41的研究——不同扩孔剂对介孔分子筛MCM-41孔径结构的影响

以离子液体为模板剂, 正硅酸乙酯为硅源, 研究了扩孔剂三甲苯, 癸烷, 以及三甲苯与癸烷1∶1的混合物对介孔分子筛MCM-41结构的影响, 采用XRD以及氮吸附-脱附分析技术对合成的介孔分子筛MCM-41进行了表征.结果表明: 三种扩孔剂中以三甲苯与癸烷1∶1的混合物效果最优, MCM-41的孔径可达到4.5 nm, 并且可以提高介孔分子筛的比表面积与结晶度.扩孔剂的最佳添加量为: 扩孔剂与模板剂之比等于1.0;最佳晶化温度120 ℃.     

功能化有序介孔碳对重金属离子Cu(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)的选择性吸附行为

以三嵌段共聚物F127为模板剂,酚醛树脂为碳源,正硅酸乙酯为硅源,三组分共组装合成介孔碳-氧化硅纳米复合物,再经HF去除氧化硅,得到有序介孔碳(OMC).X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、低温N2吸脱附(BET)等测试表明,所得样品具有高度有序的介孔结构,比表面积和孔容分别为1330m2·g-1和2.13cm3·g-1,平均孔径6.4nm.对其先氧化、后氯化、再胺化,得到不同胺基接枝量的胺化介孔碳(C-NH2(m),m为加入的乙二胺的质量(g)).傅里叶变换红外(FT-IR)光谱表征结果证实,胺基官能团成功接枝到有序介孔碳表面.TEM测试表明介孔碳的有序孔道结构得到了较好的保持.以有序介孔碳、胺化介孔碳作吸附剂对Cu(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)进行选择性吸附研究.结果表明:功能化修饰前,样品对Cu(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)饱和吸附量分别为213.33、241.55mg·g-1;修饰后饱和吸附量可分别达到495.05、68.21mg·g-1.功能化介孔碳表现了较强的选择性吸附Cu(Ⅱ)的能力.     

以天然植物为模板合成高度有序的多级复合孔材料

筛选出两种孔径较大且孔结构规则的植物为大孔模板, 以嵌段共聚物为介孔相模板成功合成了两种具有连续的骨架和贯通的大孔孔道(大孔孔径大于40 μm, 其孔壁为介孔相)的高度有序多级复合孔材料. 对该复合孔材料进行了水热稳定性研究. 用扫描电子显微镜(SEM)、粉末X射线衍射仪(XRD)、高分辨率透射电镜(HRTEM)以及N₂吸附-脱附等测试手段对合成的样品进行了表征. 结果表明, 合成的产物是孔道相互贯通的多级有序复合孔硅材料, 具有较好的水热稳定性. 采用此合成方法可精确地复制大孔植物模板.     

共模板剂制备MCM-48及其对三唑酮的负载

采用三嵌段共聚物F127/CTAB为共模板剂,正硅酸乙酯(Tetraethyl orthosilicate)为硅源,以水热法制备模板剂不同配比下的多级介孔硅。利用红外光谱仪(FT-IR)、紫外分光光度计(UV)、氮吸附脱附(N_2 adsorption desorption)、热重分析(TG)、差示扫描量热仪(DSC)、扫描电镜(SEM)对介孔硅结构进行了表征,并就其对农药三唑酮的吸附行为进行了研究。结果表明:FC-MCM-48较MCM-48有更多的微孔结构。其中FC-MCM-48-1出现了较宽的孔径分布,但多级孔道不明显;FC-MCM-48-2和FC-MCM-48-3出现了间层-介孔的结构。与其他样品相比FC-MCM-48-3对三唑酮的负载量保有较高的水平,而其间层-介孔结构有利于三唑酮的分级释放。     

介孔二氧化硅的扩孔及其氨基功能化

利用嵌段共聚物聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷(P123)作为胶束模板,均三甲苯(TMB)为扩孔剂,在强酸条件下制备出了一系列大孔径的介孔二氧化硅材料,获得了一种泡状新型结构的硅材料;通过N2吸附-脱附、高分辨透射电镜(HTEM)等手段对这种新型结构的材料进行了表征,综合考察了扩孔剂的用量、酸的浓度以及水热处理温度对...     

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.     

模板剂对全硅MCM-41介孔分子筛结构的影响

分别采用十六烷基三甲基溴化铵和十六烷基三乙基溴化铵作为模板剂,硅溶胶为硅源,用水热晶化法在碱性（NaOH）介质中合成了MCM-41介孔分子筛样品.通过XRD、N2吸附-脱附、TG-DTA、IR等测试手段对这两种样品进行了对比表征分析.考察了两种不同模板剂对其晶体结构、比表面及孔径大小的影响.实验结果表明,相对于十六烷基三甲基溴化铵做模板剂,采用大头基的十六烷基三乙基溴化铵可以合成较大孔径和孔容（分别为4.72 nm和1.14 cm3•g-1）的MCM-41介孔分子筛,而且具有较窄的孔径分布,因此对于合成大孔径的介孔分子筛MCM-41,十六烷基三乙基溴化铵是一种很好的模板剂.     

大孔-介孔氮掺杂二氧化钛的制备及其光催化性能测试

以嵌段共聚物为模板剂,甲酰胺为氮源,结合溶胶凝胶法制备了具有可见光活性的大孔-介孔氮掺杂二氧化钛(N-TiO2)材料.通过X射线衍射、低温N2吸附-脱附、扫描电镜、紫外-可见吸收光谱等手段,考察了嵌段共聚物对样品微结构和可见光活性的影响.结果表明,样品主要以锐钛矿相和板钛矿相混合形式存在;改变嵌段共聚物的浓度,可以制得晶粒粒径9～12 nm,孔径10～14 nm,禁带宽度2.98～2.76 eV的大孔-介孔N-TiO2,且随着模板剂加入量的增加,大孔孔径增大,孔壁增厚.对甲基橙溶液的室内自然光降解实验表明,大孔-介孔N-TiO2具有良好的光催化活性,随着嵌段共聚物加入量的增加,样品对甲基橙的降解时间缩短,降解率提高.     

介孔硅层柱蒙脱石材料合成的新方法与表征

利用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)将天然钠基蒙脱石改性成有机蒙脱石,以十二烷胺为模板剂,正硅酸乙酯为层柱前驱体,在室温下合成了新型介孔硅层柱蒙脱石材料.用XRD,TG,FTIR以及N₂等温吸附-脱附等技术对产物进行了表征.结果表明,合成材料具有大通道(净层间距为2.75nm)、介孔孔径且孔分布窄(平均孔径为2.17nm)、比表面积高(SBET=821.6m²/g)、热稳定性高(大于800℃)等特征.同时,通过改变中性胺的链长,研究了孔结构的调变规律,分析了材料的成孔机理和热稳定性提高的原因.     

TEPA在SBA-15(P)上的嫁接形态及其对CO2吸附性能的影响

通过控制浸渍方法和其过程将四乙烯五胺(TEPA)负载到SBA-15原粉上制备氨基功能化的CO2吸附材料TEPA/SBA-15(P).利用X射线衍射(XRD)、氮吸附、元素分析和傅里叶变换红外(FTIR)光谱等手段对各种吸附材料进行表征分析,并对其CO2吸附能力进行评价.结果表明:TEPA乙醇溶液的动态浸渍过程可以使有机胺高度均匀地负载到SBA-15(P)的孔道内,并形成有利于CO2吸脱附的键合形式.提出了TEPA在SBA-15(P)上的键合作用机制,一方面TEPA的端基氨(-NH2)与载体中的表面羟基(-OH)和醚键(C-O-C)形成氢键,提高了TEPA的分散度;另一方面,TEPA乙醇溶液的动态浸渍过程有效地避免了TEPA分子间或分子内氢键的形成,从而使有机胺TEPA氨基官能团具有较高的吸附容量.     

Prearation of Highly Ordered Mesoporous Silica Materials and Application as Enzeme Supports

An enzyme, horseradish peroxidase (HRP), was adsorbed in the manner of single immersion method on the silica mesoporous materials, FSM-16, MCM-41 and SBA-15 with various pore diameters from 27 to 92 and their enzymatic activity in an organic solvent and the thermal stability were studied. FSM-16 and MCM-41 showed larger amount of adsorption of HRP than SBA-15 or silica gel,when the pore sizes were larger than the spherical molecular diameter of HRP (ca 64×37). The increased enzyme adsorption capacity may be due to the surface characteristics of FSM-16 and MCM-41, which would be consistent with the observed larger adsorption capacity of cationic pigment compared with anionic pigment for these materials. The immobilized HRP on FSM-16 and MCM-41 with pore diameter above 50 showed the highest enzymatic activity in an organic toluene and thermal stability in aqueous solution at the temperature of 70℃. The immobilized enzymes on the other mesoporous materials including large or small pore sized FSM-16 showed lower enzymatic activity in an organic solvent and the thermal stability. Both surface character and size matching between pore sizes and the molecular diameters of HRP were important in achieving high enzymatic activity in organic solvent and high thermal stability.     

氨基硅烷修饰的SBA-15用于CO2的吸附

以3-丙胺基三乙氧基硅烷(APTES)为硅烷化试剂,分别采用后修饰法和一步嫁接法将其嫁接到SBA-15的孔内,形成了功能化的介孔分子筛用于CO2吸附.利用X射线衍射和氮气物理吸附等方法考察了嫁接前后SBA-15的孔结构变化,用静态吸附天平考察了不同温度和不同分压下CO2的吸附行为.实验结果表明,一步嫁接法比后修饰法更有利于实现APTES在SBA-15上的嫁接.与传统的活性炭吸附剂相比,该种介孔分子筛更有利于较低分压下CO2的吸附脱除.     

四乙烯五胺修饰介孔硅胶吸附CO2性能的研究

采用浸渍法将四乙烯五胺(TEPA)负载到介孔硅胶(SG)上,制备了一系列胺功能化的CO₂吸附材料(TEPA-SG).利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热重分析(TGA)和N₂吸脱附等分析方法对样品进行了表征,并在固定床反应器中考察了TEPA负载量、吸附温度对CO₂吸附性能的影响,同时通过添加不同质量分数的聚乙二醇(PEG)考察了羟基对吸附性能及再生性能的促进作用.结果表明,当TEPA负载量为40%(质量分数)、吸附温度为70 ℃时,TEPA-SG的吸附量高达2.21 mmol/g;PEG的加入改变了氨基与CO₂的相互作用机理,当TEPA与PEG的质量比为3:1,总负载量为40%时,CO₂的吸附量为2.70 mmol/g,且经过10次吸脱附循环实验后,CO₂吸附量仍保持在2.66 mmol/g,表现出较好的循环稳定性.Clausius-Clapeyron方程计算得该过程的等量吸附热为30~40 kJ/mol,且随吸附量的增大等量吸附热逐渐减小,表明TEPA30/PEG10-SG吸附剂表面存在能量不均匀性.     

Amino-functionalized pore-expanded SBA-15 for CO2 adsorption

The adsorption of CO₂ on pore-expanded SBA-15 mesostructured silica functionalized with amino groups was studied. The synthesis of conventional SBA-15 was modified to obtain pore-expanded materials, with pore diameters from 11 to 15 nm. Post-synthesis functionalization treatments were carried out by grafting with diethylenetriamine (DT) and by impregnation with tetraethylenepentamine (TEPA) and polyethyleneimine (PEI). The adsorbents were characterized by X-ray diffraction, N₂ adsorption–desorption at 77 K, elemental analysis and Transmission Electron Microscopy. CO₂ capture was studied by using a volumetric adsorption technique at 45 °C. Consecutive adsorption–desorption experiments were also conducted to check the cyclic behaviour of adsorbents in CO₂ capture. An improvement in CO₂ adsorption capacity and efficiency of amino groups was found for pore-expanded SBA-15 impregnated materials in comparison with their counterparts prepared from conventional SBA-15 with smaller pore size. PEI and TEPA-based adsorbents reached significant CO₂ uptakes at 45 °C and 1 bar (138 and 164 mg CO₂/g, respectively), with high amine efficiencies (0.33 and 0.37 mol CO₂/mol N), due to the positive effect of the larger pore diameter in the diffusion and accessibility of organic groups. Pore-expanded SBA-15 samples grafted with DT and impregnated with PEI showed a good stability after several adsorption–desorption cycles of pure CO₂. PEI-impregnated adsorbent was tested in a fixed bed reactor with a diluted gas mixture containing 15 % CO₂, 5 % O₂, 80 % Ar and water (45 °C, 1 bar). A noteworthy adsorption capacity of 171 mg CO₂/g was obtained in these conditions, which simulate flue gas after the desulphurization step in a thermal power plant.     

纯硅介孔分子筛SBA-15表面的手性移植

聚环氧乙烯醚-聚环氧丙烯醚-聚环氧乙烯醚(EO20PO70EO20)三嵌段高分子为模板剂制备了SBA-15分子筛. 用3-氨丙基-三乙氧基硅烷对SBA-15进行改性, 改性后SBA-15表面上的氨基再与(+)-O,O'-二苯甲酰基-L-酒石酸酐(DBTA)进行酰化反应, 以酰胺键将该手性羧酸连接在SBA-15表面上. XRD和氮气吸附结果表明, 材料经过处理后仍然保持良好的孔性质; 13C和29Si魔角旋转核磁共振(MAS NMR)谱图表明, SBA-15与氨丙基化合物的作用是共价成键, 表面修饰度达25%; 从傅里叶变换红外(FTIR) 光谱可见, 有部分修饰氨基与DBTA成功地进行了酰化反应, 以一个羧基裸露的形式将该二元羧酸化合物连接在表面上; 从孔径分布图可知, 胺丙基修饰之后孔减小了1.5 nm, 与DBTA修饰后孔尺寸又减少0.5 nm, 说明胺丙基化合物是头对头垂直连接在Si表面上, 而酒石酸分子是采取平行方式侧卧在氨基表面.     

Protein adsorption on the mesoporous molecular sieve silicate SBA-15: effects of pH and pore size

A mesoporous molecular sieve silicate, SBA-15, with three pore sizes (38.1 A, 77.3 A, and 240 A) has been synthesized using a non-ionic, tri-block copolymer as a template in a sol-gel method. The effects of synthesis conditions on the pore size and pore-size distribution of this adsorbent have been described. The adsorption of proteins on these crystalline, ordered, materials has been studied. The kinetics of adsorption and equilibrium capacity have been probed with three proteins of different dimensions. The effects of electrostatic interactions and protein size are illustrated. It has been shown that SBA-15 materials can be tailored to show size selectivity for proteins, and very high capacities (450 mg/g) can be obtained. Furthermore, the rates of adsorption are shown to be dependent on the pore size, protein structure and solution pH.     

有序介孔二氧化硅对正丁醛的吸附性能

合成了一系列具有不同孔结构与性质的有序介孔二氧化硅材料SBA-15、MCM-41、SBA-16、KIT-6, 同时通过改变水热温度制备了不同孔径大小的SBA-15, 并利用小角X射线散射、透射电镜、扫描电镜和氮气吸附-脱附等手段, 对其介孔结构进行了表征. 以正丁醛为探针分子, 考察了其对有机醛的吸附, 并与Y-沸石的吸附性能做了对比. 结果表明, 材料的介孔比表面积与其对正丁醛的吸附量成正比, 吸附等温线符合Langmuir 模型, 属于单层吸附, 具有最大介孔比表面积的MCM-41对正丁醛的吸附量最大(484 mg·g^-1). 最后将SBA-15添加到卷烟滤嘴中, 实验结果表明, SBA-15能显著降低卷烟烟气中巴豆醛的释放量.     

有序介孔二氧化硅对正丁醛的吸附性能

合成了一系列具有不同孔结构与性质的有序介孔二氧化硅材料SBA-15、MCM-41、SBA-16、KIT-6,同时通过改变水热温度制备了不同孔径大小的SBA-15,并利用小角X射线散射、透射电镜、扫描电镜和氮气吸附-脱附等手段,对其介孔结构进行了表征.以正丁醛为探针分子,考察了其对有机醛的吸附,并与Y-沸石的吸附性能做了对比.结果表明,材料的介孔比表面积与其对正丁醛的吸附量成正比,吸附等温线符合Langmuir模型,属于单层吸附,具有最大介孔比表面积的MCM-41对正丁醛的吸附量最大(484 mg·g-1).最后将SBA-15添加到卷烟滤嘴中,实验结果表明,SBA-15能显著降低卷烟烟气中巴豆醛的释放量.