多级孔材料的合成、表征及催化应用

论文摘要

微孔、介孔、大孔材料在结构、组成、形貌等方面取得了很大的展,进并已经广泛应用于催化、吸附、分离、传感、生物等科学技术领域。然而在诸多的应用领域中,微孔、介孔、大孔材料各有优缺点,仍然迫切需要发展综合各种孔结构优点的新材料,即制备出含有多级孔结构的新材料。多级孔材料,一方面可以选择综合各种孔道材料的优点,同时由于具有高比表面积和大的孔容,决定了多级孔材料高的扩散性、存储能力、接触面积。所以,多级孔材料近年来逐渐成为人们研究的热点。本论文主要致力于多级孔材料的合成、表征及催化应用。第一章为绪论,分别详细阐述了微孔、介孔、大孔分子筛的研究进展,优缺点以及多级孔材料的特点和现状。在第三章中,介绍了采用不同的聚合方法制备不同粒径的聚苯乙烯小球。另外,还详细介绍了通过添加功能单体甲基丙烯酸制备表面带有负电荷聚苯乙烯微球的合成方法。第四章,详细阐述了使用已经合成的聚苯乙烯小球为硬模板,通过和ZSM-5母体溶胶共离心的方法形成三维密堆积结构,同时辅助水热晶化处理,焙烧除去模板后得到多级孔复合硅铝材料。在第五章中,采用已经制备的表面带有负电荷的聚苯乙烯微球,通过层叠层（LBL）技术制备多级孔材料。其目的是在晶化的过程中使硬模板PS小球和ZSM-5母体溶液间存在一种电荷的相互作用,ZSM-5纳米晶和小球不分相,从而得到孔壁晶化比较完全的微孔/介孔/大孔复合材料。在第六章中,介绍了一种采用Silicate-1晶种作为硅源制备的具有较强酸性的新型介孔磷酸硅铝（SAPO）材料。本论文详细阐述了各种材料的合成条件和方法,并且充分表征了它们的结构特点、物理化学性质及催化性能。为制备多级孔材料提供了一定的参考。

论文目录

• 提要
• 第一章 绪论
• 1.1 单级孔材料
• 1.1.1 微孔沸石分子筛
• 1.1.1.1 沸石分子筛的结构
• 1.1.1.2 沸石分子筛的发展
• 1.1.1.3 沸石分子筛的应用及局限
• 1.1.2 介孔分子筛
• 1.1.2.1 介孔分子筛的发展
• 1.1.2.2 介孔材料的合成机理
• 1.1.2.3 介孔分子筛的应用及局限
• 1.1.3 大孔材料的研究
• 1.2 多级复合孔材料
• 1.2.1 微孔-微孔复合分子筛合成及应用
• 1.2.2 微孔-介孔复合分子筛合成及应用
• 1.2.2.1 原位合成法
• 1.2.2.2 后合成法
• 1.2.2.3 前驱体组装法
• 1.2.2.4 其它合成方法
• 1.2.3 微孔-大孔复合分子筛
• 1.2.3.1 受限空间自组装法
• 1.2.3.2 吸附沉降自组装法
• 1.2.4 介孔-大孔、微孔- 介孔- 大孔复合分子筛
• 1.3 本课题选题的目的、意义
• 参考文献
• 第二章 实验部分
• 2.1 主要试剂和原料
• 2.2 表征方法和测试手段
• 2.3 反应评价
• 第三章 单分散聚苯乙烯（PS）微球硬模板的合成
• 3.1 引言
• 3.2 无皂乳液聚合法制备聚苯乙烯微球
• 3.2.1 实验部分
• 3.2.2 表征结果
• 3.2.2.1 粒度分析结果
• 3.2.2.2 扫描电镜（S EM ）结果
• 3.2.2.3 红外光谱
• 3.3 分散聚合法制备聚苯乙烯微球
• 3.3.1 实验部分
• 3.3.2 表征结果
• 3.3.2.1 扫描电镜分析
• 3.4 表面富含羧基的聚苯乙烯微球的制备
• 3.4.1 实验部分
• 3.4.2 表征结果
• 3.4.2.1.F T - IR 分析
• 3.4.2.2.6 成配比与扫描电镜（S EM ）结果
• 3.5 小结
• 参考文献
• 第四章 多级孔材料的合成、表征及在苯酚叔丁基化反应中的应用
• 4.1 引言
• 4.2 多级孔复合材料的合成及表征
• 4.2.1 实验部分
• 4.2.2 大孔材料的表征
• 4.2.3 多级孔材料表征结果
• 4.2.3.1 X RD 结果
• 4.2.3.2 FT - IR 结果
• 4.2.3.3 N2 adsorption/desorption结果
• 4.2.3.4 样品热稳定性的研究
• 4.2.3.5 SEM 结果
• 4.2.3.6 TEM 结果
• 4.2.3.7 TG-DTA 结果
• 27Al MAS NMR分析'>4.2.3.8²⁷Al MAS NMR分析
• 3-TPD 分析'>4.2.3.9 NH₃-TPD 分析
• 4.2.3.10 苯酚叔丁基化反应的结果
• 4.3 模板PS 小球的直径对多级孔材料的影响
• 4.3.1 实验方法
• 4.3.2 表征
• 4.3.2.1 X RD 结果
• 2 adsorption/desorption 表征'>4.3.2.2 N₂ adsorption/desorption 表征
• 4.3.2.3 SEM 照片
• 4.4 起始溶胶的硅铝比对多级孔材料的影响
• 4.4.1 实验过程
• 4.4.2 表征结果
• 4.4.2.1 XRD 表征
• 4.4.2.2 FT-IR 分析
• 4.4.2.3 SEM 结果
• 2 吸附'>4.4.2.4 N₂吸附
• 27Al-MAS NMR谱图分析'>4.4.2.5²⁷Al-MAS NMR谱图分析
• 4.4.2.6 酸性表征
• 4.4.2.7 催化反应评价
• 4.5 本章小结
• 参考文献
• 第五章 采用LBL技术接枝PS做模板制备多级孔材料
• 5.1 引言
• 5.2 采用接枝的PS做模板制备多级孔材料
• 5.2.1 实验过程
• 5.2.1.1 PS 小球表面接枝
• 5.2.1.2 多级孔材料的制备
• 5.2.2 表征结果
• 5.2.2.1 XRD 结果
• 5.2.2.2 FT-IR 结果
• 2 adsorption/desorption 结果'>5.2.2.3 N₂ adsorption/desorption 结果
• 5.2.2.4 SEM 表征
• 5.3 吸附离心制备多级孔材料
• 5.3.1 表面接枝PDDA的聚苯乙烯小球作为硬模板
• 5.3.1.1 实验过程
• 5.3.1.2 表征结果
• 5.3.2 普通PS小球作为硬模板制备多级孔材料
• 5.3.2.1 制备过程
• 5.3.2.2 表征结果
• 5.4 结论
• 参考文献
• 第六章 新型介孔磷酸硅铝分子筛的合成及表征
• 6.1 引言
• 6.2 介孔SAPO的合成
• 6.2.1 实验部分
• 6.3 结果和讨论
• 6.3.1 合成
• 6.3.1.1 合成温度对产物结构的影响
• 6.3.1.2 Silicate-1 导向剂的晶化时间对产物结构的影响
• 6.3.1.3 焙烧温度对产物结构的影响
• 6.3.2 X-射线粉末衍射（XRD）分析
• 6.3.3 红外光谱（IR）分析
• 6.3.4 热重（TG）分析
• 6.3.5 透射电镜（TEM）和扫描电镜（SEM）分析
• 6.3.6 氮气吸附和元素（ICP）分析
• 6.3.7 程序升温脱附（NH3-TPD）和吡啶吸附分析
• 6.4 结论与展望
• 参考文献
• 第七章 结论
• 作者简历
• 已发表的文章
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 致谢