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。     

电化学制备P型硅基二维光子晶体优化参数

利用光刻技术与碱性腐蚀等工艺预写晶格图样,采用电化学腐蚀方法在P〈100〉型硅基底制备二维大孔硅光子禁带结构.结果表明:在预写有晶格图样的P〈100〉型硅基底上由电化学阳极氧化制备的二维大孔硅,其孔洞的生长速率、深宽比及表/侧面形貌与电解质配比方案及阳极电流密度均密切相关.在优化的电化学工艺参数下得到的空气洞阵列,具有近乎完美的二维四方晶格,晶格常数为3.8μm,孔洞直径约3.0μm,孔洞深宽约90μm,深宽比达30.该方法可用于制备在中红外或近红外波段具有完全二维光子带隙的光子晶体.     

介孔材料的修饰及固定青霉素酰化酶的稳定性研究

利用扩孔剂的作用合成出较大孔径(12 nm)的介孔材料SBA-15, 并进行表面氨基修饰, 以此为载体, 以戊二醛为交联剂, 对青霉素酰化酶进行组装固定, 并对固定化青霉素酰化酶(PGA)的稳定性进行了深入的研究. 实验结果表明, PGA与载体交联后仍保持活性. 热稳定性研究结果表明, 制备的固定化青霉素酰化酶在低于60 ℃时保持稳定; pH在6~11范围内保持稳定; 固定化酶重复使用10次之后, 仍具有高达90%的残留活力.     

一种合成高水热稳定性微孔-介孔复合分子筛β沸石/MCM-41的新方法

首次以β沸石作为硅铝源制备了β沸石/MCM-41微孔-介孔复合分子筛材料，通过XRD、IR、N₂吸附脱附、SEM和水热处理等手段对复合材料进行了表征，并与MCM-41和β沸石及二者的机械混合物的有关性能进行了对比研究。结果表明，复合分子筛明显不同于机械混合物，其水热稳定性远远高于普通方法合成的介孔分子筛，而且发现通过改变体系的n_Na/n_Si比，可以调变复合样品中的微孔、介孔相的相对含量。     

助表面活性剂对介孔二氧化硅孔径的影响

在十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)与硝酸形成的胶束体系中,分别加入正戊醇与正辛胺作助表面活性剂,合成出介孔二氧化硅.经小角XRD和N₂气体吸附与脱附实验证实,随着CTAB与正戊醇摩尔比的增加,介孔二氧化硅的孔径增加;而随CTAB与正辛胺摩尔比的增加,介孔二氧化硅的孔径减小.主要原因是正戊醇增大了CTAB胶束体积,从而导致介孔二氧化硅的孔径增加.而在CTAB与正辛胺的混合胶束中,正辛胺同硅酸盐作用力比CTAB强,导致介孔二氧化硅的孔径减小.     

Mn和Zr助剂对介孔碳负载钴基催化剂费托合成反应性能的影响

采用浸渍法制备了Mn和Zr改性的介孔碳负载钴基催化剂,采用X射线衍射（XRD）、比表面积测定、H₂程序升温还原（H₂-TPR）、H₂/CO程序升温脱附（TPD）及X射线光电子能谱（XPS）等手段对催化剂的物化性质进行了表征,采用固定床反应器对其F-T反应性能进行了研究。结果表明,Mn或Zr助剂的添加均降低了CH₄的选择性。其中,Mn助剂的添加提高了C_2-4的选择性,提高了烯烷比,而Zr的添加提高了钴物种的分散度,增加了反应活性位点,显著提高了钴基催化剂的F-T反应活性和C₅₊选择性。     

多级孔IM-5分子筛的简易制备及其在甲烷芳构化中的催化性能

采用一步水热晶化法、不添加第二模板剂、仅通过控制合成条件,制备了具有多级孔道结构的IM-5-H分子筛。多级孔IM-5-H材料展现了与常规IM-5-C分子筛不同的形貌、结构和酸性质。由于IM-5-H分子筛载体介孔结构的促进作用,钼基Mo-IM-5-H催化剂在甲烷无氧芳构化反应中表现出较高的甲烷转化率（13.1%）、芳烃产率（7.5%）和稳定性。该研究为合成多级孔IM-5材料提供了一种简便的方法,同时扩展了微孔-介孔复合材料在甲烷芳构化反应中的应用。     

三维有序大孔SnO2基固溶体用于有效燃烧碳烟颗粒

柴油车尾气排放的碳烟颗粒对人类的生存环境和身体健康带来了严重危害.催化燃烧是消除碳烟颗粒污染的有效途径.碳烟颗粒催化燃烧是固-固-气相反应,因此催化剂本身具有活泼的氧中心且其能与碳烟颗粒有效接触是提高反应效率的关键因素.为改善碳烟颗粒与催化剂的接触,设计制备三维有序大孔(3DOM)催化剂,使碳烟颗粒可以进入催化剂孔道内部,增加其与催化剂的有效接触,是提高反应活性的有效途径.此外,在催化剂晶格中掺杂其它金属离子形成固溶体结构,可提高其氧化还原性能,也可有效提高其碳烟燃烧活性.SnO2富含活泼的表面缺位氧和可还原的晶格氧,且其熔点高达1630 oC,具有良好的热稳定性,被广泛用于制备气体传感、电化学和催化等材料.在过去的6年中,本课题组在SnO2催化化学领域做了大量系统的工作,将SnO2基催化材料用于多种环保和能源反应.发现通过其它阳离子Fe3+,Cr3+,Ta5+,Ce4+和Nb5+等的掺杂,替换晶格中部分Sn4+形成金红石型SnO2固溶体结构,可显著提高催化剂氧物种的流动性、活性和本身的热稳定性.本文采用胶体晶体模板法制备出了Ce4+,Mn3+和Cu2+离子掺杂的SnO2三维有序大孔固溶体催化剂用于松散接触条件下的碳烟催化燃烧.采用SEM,TEM,XRD,STEM-mapping,O2-TPD和XPS等手段对催化剂进行表征,研究其碳烟催化燃烧性能.SEM和TEM结果表明已成功合成三维有序大孔结构样品.XRD,Raman和STEM-mapping结果表明,Ce4+,Mn3+和Cu2+离子均进入四方金红石型SnO2晶格形成固溶体结构.另外,Raman,H2-TPR,XPS和O2-TPD等结果发现上述离子掺杂三维大孔SnO2后,催化剂表面形成了更活泼、丰富的氧物种,有利于碳烟颗粒燃烧.其中3DOM-Cu1Sn9催化剂具有最丰富的活泼氧中心,因此表现出最高的活性.     

乙烯基Ia3d介孔硅分子筛的环氧化及其固定化青霉素酰化酶(英文)

采用直接共聚法合成表面含有乙烯基的具有立方相Ia3d结构的介孔硅分子筛(V-ClMS),然后对乙烯基团进行环氧化制备得到表面环氧基功能化的介孔硅分子筛(E-CIMS),采用X射线衍射、N2吸附-脱附、透射电镜、热重分析和13C固体核磁共振对制备的介孔硅分子筛进行了表征.结果表明,表面含有乙烯基的V-ClMS介孔硅分子筛能被一步成功合成,并易于发生环氧化而获得表面环氧基功能化的E-CIMS介孔硅分子筛.将E-CIMS介孔硅分子筛作为载体用于固定化青霉素G酰化酶(PGA),研究了表面环氧基团对固定化PGA初活性和操作稳定性的影响.结果表明,随着表面环氧基团数量的增加,介孔硅分子筛孔径减小,表面疏水性增加,导致载酶量和初活性减小.但介孔硅分子筛表面适量的环氧基团能增强E-CIMS介孔硅分子筛与PGA之间的相互作用,从而提高固定化PGA的操作稳定性.     

金属改性硅基介孔材料及其加氢脱硫研究进展

硅基介孔材料具有孔径分布均一、孔道结构独特、比表面积高等优点,其在石油产品加氢脱硫(HDS)催化剂载体中的应用成为近年来研究的热点。但在实际应用过程中硅基介孔材料的耐硫性差、路径选择性低等局限性也逐渐显现出来,针对此类问题,近年来的研究集中在硅基材料的改性工作上。本文综述了近年来金属改性的硅基介孔材料应用于油品加氢脱硫的研究现状,重点讨论了铝、钛、锆等金属的引入对硅基介孔材料基本结构(比表面积、孔容和孔径)、酸性和HDS催化活性的影响。分析总结了经金属改性的硅基介孔材料作为HDS催化剂载体的优点和不足,并展望了其未来的应用前景。