弱酸性体系介孔材料的合成、改性及催化性能研究

论文摘要

多孔分子筛材料因其具有孔径可调、有序度高、优良的催化吸附性能、良好的电磁性质并且易于裁剪等特点，在科学研究与技术应用上引起人们极大的兴趣。为了进一步拓宽其在分离、催化、传感器和微器件等领域的应用，目前在微观水平上（分子水平）控制多孔材料的组成、结构，在宏观上控制其外观形貌，这两点已成为多孔材料研究的一个重要发展方向。在本论文中，我们选用了阳离子型和非离子型表面活性剂作为结构导向剂，合成了具有不同组成、结构、形貌以及孔径的多孔分子筛材料。这些研究可望为多孔材料在催化及光学等领域内的应用提供一些有用的理论依据和实际应用参考价值。 本论文主要包括以下五部分内容： 第一章为绪论，主要综述了介孔材料的发展历程、结构特点及应用等方面。 在第二章中，以酒石酸替代常规使用的无机强酸作为酸介质，并以三嵌段共聚物为结构导向剂，第一次合成了高度有序的介孔分子筛SBA-15*。结果发现，酒石酸的使用对SBA-15*孔结构以及形貌具有非常大的影响作用。与常规SBA-15相比较，SBA-15*具有更薄的孔壁厚度，并且具有更大的介孔孔径、比表面积和孔体积。此外，通过控制实验条件，我们得到了形貌的一个逐渐变化的过程，而且主要以曲率小的形貌出现。我们将其归结为酒石酸的二级电离的效果。由酒石酸两步电离得到的TA2-被认为充当了无机骨架和有机模板剂的界面间的桥联体，而且更多的负电荷密度促进了这种界面作用力，从而改变了胶束的形状及聚集状态。再以SBA-15*为研究对象，进一步分析探讨了SBA-15*中微孔的数量变化及区域分布情况，并提出了新孔结构模型，认为沿着孔壁边缘到孔壁中央的方向，微孔数量逐渐减少；而且，一个“饱和区域”，即具有最小的孔壁密度区域存在孔壁自身两侧的表面上，且厚度大约各为1nm。 在第三章中，仍然以酒石酸为酸性介质，以十六烷基三甲基溴化铵为结构导向剂，首次合成了结构类似于MCM-41的介孔材料。通过加入特定的无机盐发现，介孔材料的有序度得到极大的提高。本章详细考察了各类无机盐以及其他实验参数对孔结构的影响。 在第四章中，继续考察了弱酸性体系中Ti-SBA-15的合成及表征。以酒石酸

论文目录

• 第一章 绪论
• 第二章 酒石酸介质中SBA-15的合成及形貌控制和微孔-介孔双孔体系的新模型
• 第一节 酒石酸介质中SBA-15的合成及形貌控制
• 第二节 SBA-15微孔-介孔双孔体系的新模型
• 第三章 在弱酸介质中合成介孔材料及无机盐效应的研究
• 第四章 弱酸介质中Ti修饰介孔材料的合成、表征及性能研究
• 第一节 弱酸介质中Ti-SBA-15的合成及其在烯烃环氧化反应中的研究
• 第二节 含Ti有机-无机介孔材料的合成、表征及催化性能的研究
• 第三节 非水体系有机酸诱导合成含Ti介孔材料
• 第五章 多级孔材料的合成与表征
• 第一节 具有笼状孔穴的三孔体系SBA-15的合成与表征
• 第二节 具有独立可控的微孔、介孔、大孔的四级孔分布的二氧化硅材料
• 附录 研究生期间论文完成与发表情况
• 致谢