介孔二氧化锆分子筛的合成机理述评

MCM-41介孔分子筛的成功开发，不仅打破了微孔分子筛在吸附、择形催化、吸附分离等领域的应用局限性，而且拓宽了新型材料的制备途径．它使人们在材料合成中由过去仅有的经典单分子作用机制，拓展到多分子的液晶模板机理，即超分子自组装过程．由此可以清楚地看到介孔分子筛的开发为人们探索新材料、新结构提供了另一途径，即引入表面活性剂胶束／液晶导向结构．     

层状和MSU结构的介孔纳米二氧化锆

在不添加任何结构稳定剂的条件下, 首次用固态反应结构导向法成功地合成了具有层状结构和MSU结构的介孔纳米二氧化锆. 研究发现, 通过有效地控制晶化条件, 二氧化锆的晶相、比表面和孔结构可以方便地得以调变. 晶相的转变由粒度大小控制, 并且构成无机骨架的相态不同, 合成样品的热稳定性存在差异. 结果显示, 介孔纳米二氧化锆的形成仍遵循超分子液晶模板机制, 且由碱锆摩尔比的大小控制介观相的转化, 低碱锆摩尔比条件下形成层状相, 而高碱锆摩尔比条件下为维持整个体系的低能稳定状态, 在电荷作用下形成反棒状胶束结构.     

介孔二氧化锆的水热合成和表征

以表面活性剂十二烷基磺酸钠为辅助模板剂,合成了具有较高稳定性的介孔二氧化锆。 采用TG、XRD、FT-IR以及N₂吸附-脱附等测试技术对产物进行了表征。 研究结果表明,以阴离子型表面活性剂为模板合成的二氧化锆前驱体具有层状介孔结构,经过NaOH溶液处理后再经500 ℃煅烧仍能保持其介孔结构,显示了良好的热稳定性。 在表面活性剂脱除后得到双孔分布的孔结构,其孔壁为四方晶相结构。 NaOH对其结构的形成起到了关键作用。     

以TEA为模板剂合成二氧化锆介孔分子筛热稳定性的研究

以丙醇锆为锆源、有机小分子三乙醇胺作为络合稳定剂和模板剂,通过水热合成途径制备了二氧化锆介孔分子筛.在不引入任何其他辅助离子的前提下,所得样品具有较好的热稳定性.通过TG-DTA,XRD,TEM等表征手段,考察了不同焙烧温度对二氧化锆介孔分子筛结构的影响,并对其机制进行了初探.     

Ti-Si介孔分子筛的转晶与控制

以季铵盐型阳离子Gemini表面活性剂[C16H33(CH3)2N+(CH2)6N+(CH3)2C16H33]•2Br−(GEM16-6-16)为模板剂, 改变n(Ti)/n(Si)比值, 合成了系列Ti-Si介孔分子筛. X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)等表征结果表明, 在n(Ti)/n(Si)≤0.20时, 分子筛为高度有序六方介孔; 当 n(Ti)/n(Si)为 0.30时, 介孔转晶为立方相; 当n(Ti)/n(Si)为0.50时, 介孔转晶为层状相; n(Ti)/n(Si)为1.0时, 材料失去有序孔道结构. FT-IR分析表明, 在分子筛骨架间形成了Ti—O—Si键, 而且Ti—O—Si键的数目随n(Ti)/n(Si)的增加而增加, 达到一定饱和值后基本保持不变. 乙醇和丁醇对纯硅基介孔分子筛孔结构转晶控制作用呈现六方相→立方相→层状相递变规律, 因而钛酸正丁酯水解生成的丁醇对Ti-Si介孔分子筛转晶具有一定的控制作用.     

微孔-介孔复合结构分子筛的合成及表征研究

以工业现有的ZSM-5作为原料,经一定化学处理的ZSM-5作为部分硅铝源,与介孔分子筛的凝胶在水热条件下进行组装得到具有微孔、介孔双孔分布的复合分子筛,并采用XRD、N2吸附脱附、IR、SEM、TEM等测试手段对合成样品进行分析表征,考察了主要合成条件对分子筛性能的影响.结果表明,合成过程中微孔与介孔结构之间会相互转化,样品中微孔与介孔特征峰存在此消彼长的关系.非临氢反应结果表明,复合分子筛具有较高的异构化选择性.     

超声波合成介孔分子筛

介孔分子筛MCM鄄41自问世以来一直是材料研究的热门领域之一[1,2],目前报道的主要合成方法有水热合成法[3,4]、微波法[5,6]等。其中水热法反应时间长达3~5d,耗能大,不利于实用化生产。超声波化学又称声化学,是一门新兴的交叉学科。超声波的波长远大于分子尺寸,因而不能对分子直     

MSU-x介孔分子筛的改性研究

以脂肪醇聚氧乙烯醚为模板剂,正硅酸乙酯为Si源,分别以偏钨酸铵,硫酸铝作为W源和Al源进行改性,合成出W-MSU-x以及Al-MSU-x介孔分子筛.并且通过X射线扫描、N_2吸附-脱附、原位红外表征考察W和Al的加入对介孔分子筛的影响.结果得到,W的加入提高了分子筛的有序度,Al的加入使介孔分子筛的孔径减小,比表面积增大.     

介孔分子筛研究新进展

介孔分子筛材料作为催化剂或催化剂载体为有机大分子参与反应提供了有利的空间构型和择形活性中心,在石油加工工业中具有潜在的应用优势。但由于介孔分子筛材料的水热稳定性比较低,且酸性较弱,极大地影响了其在催化领域中的广泛应用。本文综述了近年硅基介孔分子筛的改性研究进展,重点讨论了在提高介孔分子筛酸性和水热稳定性方面的研究工作。     

新型介孔二氧化硅囊泡结构的调变

本文采用水热合成法,利用非离子表面活性剂聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷(P123)对有机溶剂均三甲苯(TMB)的增容作用,合成了大孔径介孔二氧化硅囊泡材料,首次通过控制有机溶剂TMB与无机硅源正硅酸四乙酯(TEOS)的投料时间间隔t,实现对介孔二氧化硅囊泡材料结构的调变。通过小角X射线衍射和高分辨透射电镜(HTEM)检测技术对酸性P123模板体系中的材料结构转变过程进行了表征。结果表明,改变TMB与TEOS的投料时间间隔,能够实现介孔囊泡结构的调变,同时提出"协同囊泡模板"(cooperative vesicle templating,CVT)和"协同作用机制"(cooperative formation mechanism,FM)共存。通过简单合理的设计合成不同结构的介孔材料,以期开拓其在催化、分离以及医学等领域的潜在应用,也为合成其他介孔材料提供简单合理的设计思路。     

Complex Pore Structure of Mesoporous Zeolites: Unambiguous TEM Imaging Using Platinum Tracking

The article proposes a new way for visualization of mesopores and quantitative evaluation of the pore structure in zeolite crystals. The approach is based on platinum tracking inside the zeolite material after its incorporation from a gaseous precursor using an electron beam prior to preparing a TEM specimen by the focused ion beam technique. The pores in mesoporous silica and purely microporous zeolite Y were visualized in TEM images in a demonstration of the capabilities of the approach. Finally, platinum tracking was used for studying the pore structure of zeolite Y (CBV 720) containing mesopores both inside the crystal and those emerging at its surface, which were unambiguously distinguished from each other. The obtained sizes of the mesopores and the calculated material porosity are in good agreement with the results obtained by the low-temperature argon sorption isotherms method.     

调控介孔硅分子筛的孔壁结构以提高吸附亚硝胺的效率

 针对高空速下捕获痕量毒物分子的环境净化要求, 尝试调控介孔材料孔壁结构以提高其吸附小分子环境污染物的效率. 通过调节合成体系的 pH 值、加入无机盐以及控制表面活性剂浓度等方法, 改变硅物种与模板剂胶束的组装速度或无机-有机液晶相的存在形态, 研制含有孔壁缺陷位的介孔分子筛新材料. 通过 X 射线衍射和低温氮气吸附研究了样品的结构特性, 并采用高分辨透射电镜和固体核磁技术证实了介孔材料孔壁缺陷位的形成. 以挥发性吡咯烷亚硝胺为靶标分子, 考察了所得材料的吸附性能. 结果表明, 大量缺陷空位的存在成倍地提高了介孔分子筛吸附挥发性亚硝胺的效率, 为设计研制环保新材料提供了新思路.     

Modification of Surface and Structural Properties of Ordered Mesoporous Silicates

Two simple modification methods for ordered mesoporous silicas were examined and compared. MCM-41 molecular sieve was physically coated with 4-cyano-4-biphenyl [4(4-pentenyloxy)]benzoate (CBPB) and chemically modified using trimethylethoxysilane. The structural and surface properties of the obtained materials were characterized using elemental analysis, thermogravimetry and nitrogen adsorption over a wide pressure range.It was shown that the pore size of the MCM-41 material was not decreased significantly after the coating procedure, even for high loadings of CBPB. Moreover, low pressure adsorption measurements indicated that significant fractions of the MCM-41 surface were not covered by CBPB, even for high CBPB loadings, which suggests that the attained coverage may be very nonuniform. The chemical bonding procedure led to a marked decrease in the pore size and change of surface properties.It was demonstrated that nitrogen adsorption measurements provide a means of a thorough characterization of modified MCM-41 materials, allowing to estimate the surface area, pore volume and pore size distribution. Moreover, low pressure adsorption data can be used to qualitatively or semiquantitatively assess the surface coverage of the coated/bonded organic groups, which may be used to estimate the uniformity of the coverage and therefore, the usefulness of the modification procedure.     

有序介孔碳的微波快速合成和表面修饰及其负载性能

以低聚合度酚醛树脂为碳源、三嵌段共聚物F127(Mw=12600,PEO106PPO70PEO106)为模板导向剂,以微波辐照替代传统的烘箱热聚合,在常见功率下(400～800W)快速(15～60min)聚合,并高温碳化获得介孔碳。XRD、TEM、低温N2吸脱附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可达614m2·g-1和0.47cm3·g-1。合成的介孔碳经NaBH4和胶体钯溶液两步修饰处理,表面被活化并沉积了Pd颗粒,导电性和亲水性均得到改善,载Pt的量和分散性明显提高,Pt/C催化剂的电化学活性面积由4m2·g-1增加到29m2·g-1。     

介孔固体超强酸催化剂的制备与结构表征

以累托土为基质,采用硅锆双组分交联剂和SO₄^2-改性的方法,研制交联粘土介孔固体超强酸(SO₄^2-/SiZrR),借助XRD, BET法,FT-IR, Hammett指示剂法,NH₃-TPD, Py-IR和DTA等现代分析测试方法,表征其结构.实验结果表明:500℃焙烧后,SO₄^2-/SiZrR的Hammett酸度函数H_o＜-11.93,最可几孔径分布在2.3 nm左右,具有超强酸性和介孔结构;其超强酸中心属于L酸中心,是主要的催化活性中心;硅锆双组分交联柱能使交联粘土的热稳定性提高,以累托土为基质的交联粘土比以蒙脱土为基质的交联粘土热稳定性高.     

介孔结构磷酸钛正极材料的制备及其电化学性能

利用溶胶凝胶模板法结合煅烧的方法,通过外加和不加模板剂,分别制备出介孔结构和非介孔结构的磷酸钛正极材料,所得样品的结构和比表面积分别用X射线粉末衍射仪和低温N2吸脱附技术进行了表征,并对其电化学行为进行了研究.充放电测试结果表明,介孔结构的磷酸钛正极材料表现出优越的电化学性能,在500mA/g充放电条件下,首次放电容量高达81.9 mAh/g,而非介孔结构的磷酸钛正极材料的首次放电容量仅为11.4 mAh/g.     

介孔碳纳米材料的制备与改性

介孔碳纳米材料因具有快速传输通道、优异的导电性、极高的比表面积和出色的化学稳定性在众多领域受到广泛关注.实现介孔碳纳米材料的可控制备和精准改性是当前的研究热点和重点.基于此,本文分析总结了这类材料的制备和改性方法,并讨论了存在的问题和未来研究方向.