论文题目: 有序介孔材料合成、结构及其功能化研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 材料学
作者: 田高
导师: 陈文
关键词: 有序介孔氧化硅,装载,硅烷化修饰,气体分离,光致发光
文献来源: 武汉理工大学
发表年度: 2005
论文摘要: 有序纳米介孔材料具有规则连续可调的纳米级孔道结构,具有量子限制效应,小尺寸效应,表面效应,宏观量子隧道效应,以及介电限域效应,在石油化工、生物催化、光催化、环境保护、医药分离、微型电磁装置、光致发光材料、电极材料、信息储存等领域存在诱人的应用前景,引起国际物理学、化学及材料学界的高度关注,成为跨学科的研究热点之一。有序介孔材料MCM-41作为新兴的纳米结构材料,自1992年首次合成以来一直成为国内外的研究热点。化学修饰作为一种功能化手段已被广泛应用于各个领域,利用化学修饰对MCM-41进行功能化,改善介孔分子筛的性能,已受到越来越多研究人员的关注。本论文选择具有规整孔道结构,化学、热稳定性优良的介孔氧化硅分子筛MCM-41为研究对象,对孔道进行有机-无机修饰,并对其光学性能进行了研究。同时还尝试了介孔氧化硅材料在分离方面应用的研究。本论文主要包括以下几个方面的内容: 1.采用水热合成方法在酸性条件下合成MCM-41材料。结果表明合成试样孔径尺寸单一,六方孔道排列,具有良好的长程有序结构,孔径为2.1nm,为典型的有序介孔结构。并通过二次水热处理和添加有机辅助剂1,3,5-三甲苯（TMB）对合成MCM-41的孔径进行调节。 2.通过浸渍法对合成MCM-41材料进行氧化锰纳米团簇装载,并研究装载对有序介孔结构的影响。结果表明氧化锰纳米团簇通过离子交换进入MCM-41有序孔道中,由于纳米团簇的存在,降低了孔道排列的周期完整性。此外对不同孔径MCM-41进行纳米团簇装载试验表明:随着孔道中氧化锰装载量的增加,吸收光谱吸收边发生红移,350nm激发荧光强度增强。 3.以合成有序介孔材料MCM-41为主体材料,通过浸渍法及后续热处理工艺,在孔道中组装氧化铕的团簇粒子,并对其进行结构表征。通过XRD、HRTEM、XPS及N2吸附表明氧化铕的团簇粒子已经成功组装到MCM-41有序孔道中。通过对不同孔径有序介孔材料的氧化铕团簇粒子的组装,表明随着孔道中组装量的增加,613nm附近光致发光强度增强,发光带宽化（激发光源为361nm）;但是其荧光性仍然很弱。 4.通过硅烷化修饰,把介孔表面的羟基替换成具有活性的胺基,更加有利于Eu配合物（Eu（DBM）3phen）组装进MCM-41介孔孔道,但
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 介孔材料的定义
1.2 有序介孔材料的合成及分类
1.2.1 有序介孔材料的合成
1.2.2 有序介孔材料的分类
1.3 合成机理的研究进展
1.4 介孔材料及杂化介孔材料的组装及应用
1.4.1 离子交换和配位
1.4.2 金属配合物的组装及应用
1.4.3 酶在MCM-41中的组装及应用
1.4.4 富勒烯在MCM-41中的组装及应用
1.4.5 某些非金属化合物在介孔材料中的组装及应用
1.4.6 介孔材料在环保方面的应用
1.4.7 介孔材料在光学性能方面的应用
1.4.8 介孔功能化材料的展望
1.5 本课题的研究目的及意义
1.5.1 研究背景
1.5.2 问题的提出
1.5.3 本论文工作概述
第2章 有序介孔材料的合成及结构表征
2.1 介孔氧化硅MCM-41材料的合成
2.1.1 实验原料
2.1.2 实验配比
2.1.3 合成工艺过程及步骤
2.2 合成结果分析
2.2.1 分析方法
2.2.2 测试结果分析
2.2.3 介孔氧化硅材料的合成过程分析
2.3 介孔氧化硅材料孔径大小的调节
2.3.1 孔径控制的一般方法
2.3.2 1,3,5-三甲苯对孔径的调节
2.4 介孔氧化硅材料的热处理
2.5 介孔氧化硅材料的结构表征
2.5.1 测试条件
2.5.2 XRD分析
2.5.3 IR分析
2.5.4 SEM分析
2.5.5 N_2吸附曲线分析
2.5.6 HRTEM测试
2.6 1,3,5-三甲苯影响MCM-41材料介孔结构的机理
2.7 结论
第3章 介孔氧化硅材料的结构修饰
3.1 MCM-41内壁Si-OH的改性与嫁接
3.1.1 嫁接法
3.1.2 涂层
3.1.3 共聚反应
3.1.4 镶嵌
3.2 氧化锰团簇在有序介孔氧化硅纳米级孔道中组装
3.2.1 样品合成
3.2.2 样品表征
3.2.3 结果讨论
3.3 EU_2O_3团簇在MCM-41纳米级孔道中的组装
3.3.1 实验原料
3.3.2 样品制备及分析方法
3.3.3 实验结果分析
3.4 稀土配合物在介孔分子筛MCM-41中的组装
3.4.1 引言
3.4.2 稀土配合物组装化学的研究现状
3.4.3 Si-MCM-41的硅烷化
3.4.4 Eu(DBM)_3phen在硅烷化后Si-MCM-41中的组装
3.5 结论
第4章 有机-无机修饰介孔氧化硅复合材料的光学性能研究
4.1 MCM-41试样组装氧化锰团簇的光学性能研究
4.1.1 不同孔径MCM-41试样组装氧化锰团簇的合成
4.1.2 不同孔径MCM-41试样组装氧化锰团簇光学性能测试
4.2 MCM-41试样组装氧化铺团簇的光学性能研究
4.2.1 Ln~(3+)的光谱性质
4.2.2 不同孔径MCM-41试样组装氧化铕团簇的合成
4.2.3 不同孔径MCM-41试样组装氧化铕团簇光学性能测试
4.3 MCM-41试样组装稀土配合物Eu(DBM)_3phen的光学性能研究
4.3.1 稀土配合物的发光机理
4.3.2 MCM-41试样组装Eu(DBM)_3phen的合成
4.3.3 MCM-41试样组装Eu(DBM)_3phen的光学性能测试
4.3.4 m_(Eu:Si)配比(实验配比)对Eu配合物有序介孔材料发光性能的影响
4.4 结论
第5章 介孔氧化硅材料的气体分离性能及其机理研究
5.1 空气分离概述
5.1.1 研究现状
5.1.2 空气分离的一般机理
5.2 分子筛分离膜发展现状及存在问题
5.3 氧化硅多孔材料支撑体的制备
5.3.1 实验原料
5.3.2 测试条件
5.3.3 氧化硅多孔支撑体的制备工艺
5.3.4 烧成制度的确定
5.3.5 氧化硅多孔支撑体的结构与性能分析
5.4 氧化硅介孔分子筛复合膜的制备
5.4.1 实验原料
5.4.2 氧化硅多孔支撑体的处理
5.4.3 介孔分子筛复合膜的制备工艺
5.4.4 介孔分离膜的结构分析
5.5 介孔分离膜对空气的分离性能测试
5.5.1 测试装置的设计
5.5.2 分离膜对单组分气体扩散速率的测试
5.5.3 分离结果分析
5.5.4 分子筛复合膜分高O_2和N_2的机理分析
5.6 介孔分子筛复合膜在其它方面的应用
5.7 结论
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
博士学习期间已经发表或已完成的论文
致谢
发布时间: 2006-06-28
参考文献
- [1].有序介孔材料吸附功能研究[D]. 刘秀伍.天津大学2005
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