高度有序介孔氧化硅材料SBA-15：高浓度氨基官能化及氨基及氨基团的可利用性

采用简单的方法合成高浓度氨基修饰的高度有序氧化硅材料并深入研究氨基官能化材料的孔结构以及氨基的存在状态和可利用性。结果表明,氨基基团共价连接到SBA-15的孔表面,即使初始合成体系中的APTES（氨丙基三乙氧基硅烷）浓度高达30mol%时材料依然保持高度的有序性。合成体系中APTES浓度为20％的样品还保持良好的介孔结构,比表面积为680 m²·g^-1,孔容为0.89 cm³·g^-1,此介孔结构中的氨基官能团对镍离子表现出很强的亲和力,Ni²⁺的吸附量高达1.88 mmol·g^-1,相比之下未官能化的SBA-15对Ni²⁺没有吸附作用。当初始合成体系中APTES的浓度进一步增大到30％时,修饰到介孔氧化硅材料的氨基含量也随之增大,但由于材料的孔隙度急剧降低,这些氨基的可利用性也降低。     

缔合流体在纳米缝隙中的相行为研究

结合改进的基础度量理论(modified fundamental measure theory, MFMT)和密度泛函理论(Density functional theory, DFT), 研究了二缔合Lennard-Jones(LJ)流体在纳米缝隙中的相行为. 根据平衡时两相温度、化学势及巨势相等的原则, 计算了二缔合LJ流体在纳米缝隙中的相平衡. 阐明了缔合能量和缝隙宽度对平衡时分子和单体密度分布、吸附-脱吸等温线及汽液共存等热力学性质的影响.     

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.     

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.     

近中性条件下含铜多级孔氧化硅的合成及在苯酚羟基化反应中的催化性能

 在近中性条件下, 以正硅酸甲酯和 Cu(APTES)42+ (APTES: (EtO)3Si(CH2)3NH2) 为前驱体, P123 为模板剂, KCl 为添加剂合成了不同孔结构的含铜介孔氧化硅材料. 扫描电镜和氮气吸附结果表明, 当 Cu(APTES)42+/TMOS 摩尔比较高时能得到具有多级孔结构的材料. 在以 H2O2 为氧化剂的苯酚羟基化反应中, 具有多级孔结构的含铜介孔氧化硅材料表现出比单一介孔材料高的催化性能.     

高温下煤焦的碳微晶及孔结构的演变行为

以贵州煤为原料,在热解温度950℃~1400℃制备了各种慢速和快速热解焦,主要对高温热解过程中煤焦的碳微晶和孔结构的演变行为进行了研究,同时也研究了高温气化过程中煤焦的孔结构变化规律。结果表明,慢速热解焦和快速热解焦的C和H含量明显不同;随热解温度的升高,煤焦的碳微晶结构向有序化方向发展,但慢速热解煤焦比快速热解煤焦的"石墨化"程度大;快速热解煤焦的微孔比表面积和微孔容积明显高于慢速热解煤焦,即快速热解煤焦的孔隙结构明显比慢速热解煤焦发达;在气化反应初期,煤焦的微孔比表面积下降,微中孔比表面积增加,反应后期煤焦的总比表面积快速下降。     

ZrO2-SiO2复合物表面酸性的调控及催化四氢呋喃聚合性能研究

采用醇-水溶液加热法制备了复合均匀的ZrO2-SiO2复合氧化物,通过调整复合物中ZrO2含量及焙烧温度对ZrO2-SiO2复合氧化物表面酸量及酸类型进行精细调控,并将其应用于催化四氢呋喃(THF)开环聚合反应.结果表明,当ZrO2含量小于30 mol%时,随着ZrO2含量的增加,复合物总酸量显著增加,且B酸与L酸酸量...     

十三氟辛基修饰的疏水有机-无机杂化二氧化硅膜孔结构、氢气分离及水热稳定性

采用1,2-双（三乙氧基硅基）乙烷（BTESE）和十三氟辛基三乙氧基硅烷（PFOTES）为前驱体,在酸性条件下通过溶胶-凝胶法制备了十三氟辛基修饰的有机-无机杂化SiO₂膜材料。利用接触角测量、红外光谱、动态光散射和N₂吸附等测试技术分别对膜材料的疏水性、溶胶粒径和孔结构进行表征,并深入研究有支撑膜材料的氢气渗透、分离性能以及长期水热稳定性。结果表明,十三氟辛基修饰后的膜材料由亲水性变成了疏水性,当n_PFOTES/n_BTESE=0.6时膜材料对水的接触角达到（110.4±0.4）°,膜材料还保持微孔结构,孔径分布在0.5~0.8nm。氢气在修饰后的膜材料中的输运遵循微孔扩散机理,在300℃时,氢气的渗透率达到8.5×10^-7mol·m^-2·s^-1·Pa^-1,H₂/CO₂,H₂/CO和H₂/SF₆的理想分离系数分别为5.49,5.90和18.36,均高于相应的Knudsen扩散分离因子。在250℃且水蒸气物质的量分数为5%水热环境下陈化250h,氢气渗透率和H₂/CO₂的理想分离系数基本保持不变,膜材料具有良好的水热稳定性。     

碱液后处理对纳米ZSM-5沸石孔道和酸度的影响

采用XRD、N2物理吸附、NH3-TPD以及TEM、IR和NMR手段,系统研究了NaOH碱液后处理对低硅铝比纳米ZSM-5沸石(Si/Al摩尔比为14.5、晶粒度为20～50 nm)孔道和酸度的影响.结果表明,在碱液中,低硅铝比纳米ZSM-5沸石主要发生限域脱硅,而且低硅铝比纳米ZSM-5沸石的碱液脱硅难度大于高硅铝比沸石.但在适当的碱液处理条件下(碱硅比为0.19～0.35,温度为60～80℃,处理时间为2～5 h)可以在其晶体内产生大量介孔,增加比表面积和孔容;同时增加弱酸和中强酸的浓度,并提高L酸比例.L酸的大量增加主要是由于产生了裸露的骨架铝(≡Alδ+),这与文献的观点有所不同.     

无外加酸体系中高温合成Al-SBA-15

在无外加酸的体系中,以三嵌段共聚物P123为模板剂,一步合成有序介孔材料Al-SBA-15。考查了高温和硅/铝源物种共水解对产物形貌和结构性质的影响。XRD,N₂吸附脱附,IR,SEM,TEM等结果表明,在无外加酸的体系中,升高晶化温度至423 K促使Al-SBA-15的短棒状颗粒分散、卷曲成环状。与较低晶化温度下得到的样品对比,孔径增大,比表面积明显降低。当晶化温度低于423 K,样品铝含量基本保持不变。研究还发现,硅源/铝源物种共水解时间超过20 h后,所得样品中铝含量明显降低。