高层间距的羟基硅铝交联蒙托土的合成与表征

采用溶胶分散法合成了一系列高层间距(2.6nm)的羟基硅铝交联蒙托土(SiAl-CLM),并用~(27)Al NMR、XRD、DTA、XPS、吡啶吸附-IR、正丁胺吸附-TPD等技术进行了表征,用脉冲反应技术考察了其催化活性。结果表明:SiAl-CLM层间存在氧化硅胶团与羟基铝聚体形成的复合Si-Al柱.SiAl-CLM的热稳定性较好,对异丙苯的裂解活性(76.8％)较高。Si的引入增加了交联蒙托土的表面酸性,尤其增加了Bronsted酸性。     

等级孔分子筛的可控合成、扩散研究及催化应用

等级孔分子筛是一类具有两种或多种以特定形式排布的孔结构的分子筛材料. 多层等级的孔结构使得分子筛孔道内的分子扩散得到显著改善, 进而提升了其在吸附和非均相催化等领域的应用性能. 等级孔分子筛的制备策略通常有两种, 即“自上而下”后处理法(如对母样分子筛进行脱铝、 脱硅产生介孔)和“自下而上”合成法(如软模板、 硬模板法). 本文主要对近20年来等级孔分子筛的合成方法进行了梳理, 并着重介绍了具有较高应用潜力的“自上而下”制备法. 鉴于合成等级孔分子筛的主要目的是提高分子的晶内扩散, 对近年来客体分子在等级孔分子筛内扩散的实验研究也进行了简要综述. 此外, 本文还综合评述了等级孔分子筛与传统分子筛在催化应用中的对比, 以展示前者在提升催化性能方面(如活性、 选择性等)的独特优势.     

CdS-TiO2/累托石复合材料的制备及光催化性能

采用原位插层法制备了CdS-TiO2/累托石纳米复合材料. 以X射线粉未衍射、电镜、红外光谱、漫反射吸收光谱及液氮吸附比表面积测定等方法对其微结构和性能进行了分析与表征. 并以罗丹明B(RB)为模拟有机污染物, 对比研究了累托石、TiO2/累托石与CdS-TiO2/累托石的吸附和光催化性能. 结果表明, 与累托石相比, CdS-TiO2/累托石具有更复杂的多孔结构、更大的孔体积和比表面积以及更有效的光吸收能力; 该类复合材料表现出良好的吸附性能和光催化降解活性.     

等级孔分子筛的可控合成、扩散研究及催化应用（英文）

等级孔分子筛是一类具有两种或多种以特定形式排布的孔结构的分子筛材料.多层等级的孔结构使得分子筛孔道内的分子扩散得到显著改善,进而提升了其在吸附和非均相催化等领域的应用性能.等级孔分子筛的制备策略通常有两种,即"自上而下"后处理法(如对母样分子筛进行脱铝、脱硅产生介孔)和"自下而上"合成法(如软模板、硬模板法).本文主要对近20年来等级孔分子筛的合成方法进行了梳理,并着重介绍了具有较高应用潜力的"自上而下"制备法.鉴于合成等级孔分子筛的主要目的是提高分子的晶内扩散,对近年来客体分子在等级孔分子筛内扩散的实验研究也进行了简要综述.此外,本文还综合评述了等级孔分子筛与传统分子筛在催化应用中的对比,以展示前者在提升催化性能方面(如活性、选择性等)的独特优势.     

硅烷化聚氨酯复合催化剂的研究

以聚丙二醇、TDI、N-正丁基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷和蒙脱土为主要原料,采用原位聚合方法研究了蒙脱土和有机铋化合物对环境友好和储存稳定的硅烷化聚氨酯催化作用.通过滴定法测试了反应体系中异氰酸根(NCO)含量的变化,发现蒙脱土可以催化NCO与OH的反应,且与有机铋化合物具有协同效应,利用在线红外分析仪证实了蒙脱土的催化...     

粘土孔结构及添加铈对于催化剂上苯吸附-脱附-催化氧化性能的影响

采用3种不同孔结构的粘土材料,即Na型-蒙脱土(Na-mmt)、Al柱撑粘土(Al-PILC)和AlCe复合柱撑粘土(AlCe-PILC),以上述材料为载体,负载Mn和MnCe作为易挥发有机物(VOC)苯的氧化催化剂。利用N2吸附、程序升温还原(TPR)和程序升温表面反应(TPSR)等手段对催化剂的织构-结构、氧化-还原和吸附-脱附等性能进行了表征和分析。结果表明对于具有高比表面积和大孔径的改性粘土材料,添加适量的Ce有利于催化剂对低浓度苯的吸附,吸附量显著增加、脱附温度提高,上述条件都有利于对低浓度苯的深度氧化。同时,这一研究结果对改善"吸附-催化"一体化的低温吸附、高温脱附及氧化性能有极其重要的意义。     

含过渡金属离子的交联蒙托土交联柱中Keggin结构的作用

利用Keggin结构可以发生同晶取代的性质,合成了含过渡金属离子铬、镍的羟基铝交联蒙托土,并运用XRD、~(27)Al-NMR、UV-DRS、XPS、TPR等方法研究了Keggin结构的作用。结果表明,铬、镍都可以和铝生成具有Keggin骨架结构的羟基共聚体,并以此作柱子支撑着蒙托土的层间。铬的取代反应比镍容易发生。共聚法合成出的羟基镍铝交联蒙托土中镍存在两种状态;过量的金属离子对Keggin结构有较大地破坏;Keggin结构的存在增加了交联蒙托土的热稳定性。     

界面作用对PMMA/MCM-41/OMMT复合材料性能的影响

通过单体插层原位本体聚合的方法, 制备了多种不同含量的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)/蒙脱土/介孔分子筛(无模板剂)复合材料. 研究了不同结构填料与基体间的界面作用, 以及不同结构填料的比例变化对复合材料性能的影响. 研究结果表明: 有机蒙脱土(OMMT)与介孔分子筛MCM-41(无模板剂)共同作为填料, 与基体发生较强的界面效应, 形成新型网络复合结构, 两种粒子起到了协同增强作用|当有机蒙脱土(OMMT)/介孔分子筛(MCM-41)混合填料(比例为1∶1)含量为0.5%时, PMMA基纳米复合材料的拉伸强度达到最大值49.0 MPa, 比PMMA提高了15%|同时添加OMMT和MCM-41的PMMA基纳米复合材料的热稳定性高于单独添加OMMT或MCM-41的PMMA基复合材料.     

活性炭表面性质对氧气扩散电极电催化性能的影响

 分别采用硝酸和空气氧化处理制得具有不同表面性质的粉末活性炭,并以此为催化层材料制成炭基氧气扩散电极,测定了不同电极的极化曲线和电化学阻抗谱. N2物理吸附和He程序升温脱附(He-TPD)研究表明,硝酸处理对活性炭孔结构的影响较小,但可使其表面含氧基团明显增加; 而空气氧化处理则会导致活性炭的中孔面积和孔容显著增大,但对表面含氧基团的影响较小. 极化曲线和电化学阻抗谱研究发现,当活性炭的孔结构相近时,电极的催化性能随着表面含氧基团的增多而急剧下降; 当活性炭表面含氧基团的量相近时,中孔孔容增大将导致电极催化性能的恶化. 与活性炭表面含氧基团相比,孔结构对氧气扩散电极的电化学性能具有更显著的影响.     

气体在纳孔分子材料中吸附的理论模拟研究进展

纳孔分子材料是由孤立分子通过非共价相互作用堆积形成的具有纳微孔道结构的材料.和传统共价网络孔材料相比,纳孔分子材料具有独特的溶解性,并兼具气体存储与分离,限域反应和催化等方面的潜在应用,已成为当前研究的新热点.通过着眼于新型纳孔分子材料的设计,对相关理论研究进行了综合评述,主要包括以下3个方面:(1)无论是气体吸附还是催化反应,纳孔分子材料的晶体结构预测都是先决条件,只有在纳孔分子材料的晶体结构得到准确预测的前提下,才能够定向、准确、系统地对其进行设计;(2)气体在纳孔分子材料中吸附的分子动力学研究有助于深刻理解气体吸附的微观传输扩散机制;(3)气体在纳孔分子材料中吸附的巨正则蒙特卡洛模拟有利于对设计材料的吸附性能进行直接预测,得到可以直接与实验吸附量、吸附热等信息进行比较的结果.最后,简述了理论设计新型纳孔分子材料存在的问题以及未来发展前景.     

蒙脱土负载Pd/Cu双金属纳米微粒催化Sonogashira偶联反应

为了证实过渡金属催化碳碳键交叉偶联反应的双金属效应,首次研究蒙脱土负载纳米钯铜双金属微粒催化Sonogahira交叉偶联反应.结合蒙脱土重金属吸附特性与DMF溶剂热羰化还原,发展了一种新的双金属纳米微粒合成方法,制备了钯铜比例为1∶1的双金属纳米微粒.催化条件优化实验发现,乙二醇二甲醚/水(V∶V=1∶4)混合体系为最佳溶剂.碳酸钾与三苯基膦存在下,MMT@Pd/Cu高效催化芳基碘与系列端炔的交叉偶联反应,以较好产率分离得到15个炔烃衍生物.动力学研究表明,水对蒙脱土片层的溶胀作用与Pd/Cu双金属协同效应是该催化剂高活性的关键.     

改性蒙脱土吸附2,4-二氯-5-硝基苯酚的研究

分别采用新型双子阳离子表面活性剂Y-16和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)改性钠基蒙脱土,通过IR、TGA、XRD对其进行表征,研究了表面活性剂的浓度、改性蒙脱土的用量以及接触时间对2,4-二氯-5-硝基苯酚(DCNP)吸附的影响。结果表明:上述两种表面活性剂成功插入钠基蒙脱土层间结构且扩大了其层间距。随着表面活性剂的浓度、改性蒙脱土的用量、接触时间的增加,改性蒙脱土对DCNP的吸附量也随之增加,并达到最大值。当采用0.1g 1.8CEC改性蒙脱土且接触时间为180min时,CTAB-MMT和Y-16-MMT对DCNP达到最大吸附量分别为184.84mg·g~(-1)、164.47mg·g~(-1)。改性蒙脱土对DCNP的吸附行为符合二级动力学方程和Langmuir等温吸附方程。     

银掺杂改性蒙脱土修饰电极上对苯二酚的电化学行为与测定

利用十八烷基三甲基溴化铵(STAB)和银氨溶液制备了银掺杂改性蒙脱土,并用X射线衍射法、扫描电镜法和交流阻抗法对其进行表征.用循环伏安法(CV)研究了对苯二酚在银掺杂改性蒙脱土修饰电极上的电化学行为,测定了部分动力学参数.结果表明,对苯二酚在电极上的阳极过程受吸附-扩散混合控制,阴极过程受扩散控制,转移的电子数n和质子...     

介孔铁铝/蒙脱土复合材料：解离柱撑制备、结构及催化羟基化性能

利用极稀悬浮液中蒙脱土的解离作用并结合柱化技术过程，制备了介孔结构的铝铁/蒙脱土复合材料(Fe-Al/mmt)；并采用粉末X射线衍射、氮等温吸脱附、傅立叶红外光谱、紫外可见光漫反射光谱及苯酚催化羟基化反应表征了其结构和性能。结果显示，铁铝聚合前驱液中铁/铝比影响复合材料中蒙脱土的解离程度，且仅当低铁/铝比时(即Fe/(Fe+Al)物质的量的比介于0.05～0.3)，嵌入解离的蒙脱土片层间的混合铁铝物种呈现能耐温350 ℃的热稳定性；氮等温吸脱附分析反映出这种解离的蒙脱土堆积结构呈现介孔特征，孔径分布窄，介于2.0～2.3 nm；红外分析表明材料表面具有L酸和B酸位，并且L酸位量与嵌入解离的蒙脱土结构中的混合铁铝物种相关；由于结构中混合铁铝物种的存在及相应的Si-O → Fe、Al-O → Fe间的电子跃迁，Fe-Al/mmt材料在紫外区呈现宽泛的能量吸收特征。这些结果说明，由于混合铁铝物种嵌入于解离的蒙脱土片层堆积结构中，形成了“卡片屋”式介孔结构。实验条件下，Fe/(Fe+Al)物质的量的比为0.3的Fe-Al/mmt呈现较佳的催化羟基化性能，苯酚转化率为36.7%，二酚产物选择性32.3%；并且初步表明铝掺杂后，通过铁铝比和表面酸性的调整，材料的部分选择氧化性能可以得到改善。     

混合金属络合物羟基镍铝交联蒙托土的合成

用取代法和共聚法合成了一系列羟基镍铝交联蒙托土。(27)~Al-NMR,UV谱表明两种合成方法都可以得到具有Kessin结构的羟基镍铝柱。取代法合成的交联蒙托土具有均一的(001)面衍射(d_(001)约1.80nm),而共聚法的样品有两种羟基镍铝柱支撑着层间,分别在1.80nm和1.55nm附近产生复合(001)面衍射。用高温老化处理可改善交联蒙托土的热稳定性。经过处理的样品在700℃焙烧后仍可保持稳定,与不经处理的样品相比,热稳定性提高200℃以上。     

多级孔ZSM-5负载的钴催化剂的费-托合成催化性能

采用水蒸气辅助转晶(SAC)法合成了粒径均一(180 nm)的纳米ZSM-5颗粒,颗粒间堆积形成大量的开放介孔,与ZSM-5的微孔共同形成多级孔结构。以该材料为载体采用满孔浸渍法制备了负载量为15%(质量分数)的钴催化剂。采用XRD、SEM、TEM、N_2物理吸附-脱附等表征技术对多级孔ZSM-5载体及其负载催化剂的形貌和结构进行了表征,并对催化剂的费-托合成催化性能进行了测试。结果表明,相比于大颗粒的ZSM-5和商业ZSM-5,多级孔ZSM-5负载的钴催化剂的费-托合成活性最高,CH_4选择性最低,C_(5-20)产物的选择性高达68.9%,这归因于多级孔ZSM-5的介孔孔道有效地促进反应过程中产物的传质扩散以及ZSM-5微孔骨架上的酸中心促进了长链烃产物的二次加氢裂解。     

聚丙烯酰胺/蒙脱土纳米复合物-聚乙烯醇共混膜的制备及其渗透汽化性能

用原位聚合法制备聚丙烯酰胺/蒙脱土(PAM/MMT)纳米复合材料, 通过透射电镜研究了蒙脱土在聚丙烯酰胺基体中的形貌和分布. 结果表明, 蒙脱土以片层结构分布在聚合物基体中. 用超声波分散聚乙烯醇和聚丙烯酰胺-蒙脱土共混铸膜液制得共混膜, 用红外吸收光谱和扫描电镜研究了两者的相互作用和形貌. 考察了共混膜在异丙醇-水混合溶液中的溶胀吸附性能及共混比和蒙脱土含量对膜分离性能的影响, 结果显示, 聚乙烯醇膜中添加适量的蒙脱土纳米粒子可以大大改善膜的分离选择性.     

Fe/Ti-PILC用于C_3H_6选择性催化还原NO的研究

采用二氧化钛对蒙脱土进行柱撑改性后,以离子交换法制备了铁负载二氧化钛柱撑蒙脱土催化剂Fe/Ti-PILC,考察了其在富氧条件下催化C_3H_6选择性还原NO(C_3H_6-SCR)的性能。并借助N_2等温吸附-脱附、XRD、UV-vis、H_2-TPR、Py-FTIR等表征方法研究了催化剂的结构与性能之间的关系。结果表明,所制备的19Fe/Ti-PILC催化剂在400℃时即可实现到NO的完全脱除,N2选择性能够达到90%以上。且具有较好的抗水蒸气和抗SO_2的能力。N_2吸附-脱附和XRD结果显示,蒙脱土的结构被撑开,交联柱撑有效,形成了较大的比表面积和孔体积。UV-vis结果表明,催化剂的脱硝活性与铁氧低聚物种FexOy的含量有关,Py-FTIR结果表明,催化剂表面同时存在Lewis酸和Brnsted酸,Fe~(3+)负载到柱撑黏土中能够显著增加Lewis酸的含量,Lewis酸是影响催化剂脱硝活性的影响因素之一。H_2-TPR表征表明,催化剂在400℃左右有较强的还原能力,催化剂的还原能力主要体现为Fe~(3+)→Fe~(2+)的还原。     

双功能催化体系制备聚丙烯/蒙脱土复合材料

为了制备聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料,将Brookhart型的乙烯齐聚催化剂负载于有机蒙脱土片层间,进一步与丙烯聚合茂金属催化剂进行复配得到双功能催化体系。采用这种双功能催化剂体系通过催化乙烯齐聚得到α-烯烃/蒙脱土的齐聚产物,进一步将丙烯与这种齐聚产物共聚,合成了一系列结构不同的聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料。通过气相色谱、X射线衍射(XRD)分析得出蒙脱土负载的铁系催化剂催化乙烯齐聚产物是以C_4~C_(16)为主的α-烯烃,蒙脱土以片层形式分散于齐聚产物的甲苯溶液中。研究了蒙脱土负载的铁系催化剂与共聚催化剂复配催化乙烯齐聚以及丙烯与齐聚产物共聚合的情况。通过XRD、透射电镜、差示量热分析、凝胶渗透色谱分析表征可知,蒙脱土以纳米片层剥离的形式均匀分散于聚丙烯基体中,聚丙烯/复合材料的结晶温度比纯聚丙烯有所下降,所得聚丙烯基体分子量在8.1×10~4~17.1×10~4g/mo L。     

混合金属络合物羟基镍铝交联蒙托土的表面酸性及催化性能

用NH_3-TPD,IR技术研究了混合金属络合物羟基镍铝交联蒙托土的表面羟基和表面酸性。考察了制备方法、Al/Ni比对其表面酸性的影响,同时用异丙苯裂解反应表征了其催化性能。结果表明,交联蒙托土存在L酸和B酸,其中以L酸为主。表面酸性可能来源于柱子和表面羟基,柱子的热稳定性对表面羟基,表面酸性均有较大影响。Ni的引入增加了L酸和B酸,取代法制备的样品具有比共聚法的样品更强的酸性。交联蒙托土具有较好的异丙苯裂解性能,Ni的引入使其活性有较大的增加。