结构可控功能化材料的合成与应用

论文摘要

纳米介孔材料具有非常广泛的应用前景,吸引着许多科学家投身到这两个领域的研究中。对于介孔材料而言,目前的发展方向主要集中在新型介孔材料的合成以及介孔材料的功能化和应用探索方面。对于纳米材料,其形貌控制是实现功能化的关键因素之一。本论文一方面进行介孔氧化硅材料的表面官能化,并阐述其应用;另一方面采用表面活性剂自组装的方法,合成了非硅基介孔材料,如介孔非晶态合金,有序介孔碳材料的功能化等。全文共分为七章,第一章为背景介绍,第二着重介绍表征方法,重点内容包括以下五章。第三章通过用硝酸盐超声浸渍SBA-15,合成了银纳米线/介孔硅复合材料。银纳米线均匀的镶嵌于SBA-15的孔道中,此材料对大肠杆菌具有良好的抑菌杀菌效果。第四章将喷雾干燥辅助表面活性剂自组装应用于介孔SiO2材料的合成,先后制备了二种无机SiO2介孔材料（PW-P和PW-C）和二种苯基修饰的有机-无机SiO2杂化介孔材料（Ph-PW-C和Ph-PW-C-S）,结合XRD、BET、SEM和TEM等表征,初步讨论了喷雾干燥过程中表面活性剂种类、硅源以及反应介质的酸碱性对所制备材料的表面组成和形貌、比表面积、孔容以及孔道结构等的影响。此方法省时、操作简单,不仅可以合成结构有序氧化硅,同时还可以对其进行功能化修饰,有望开发更多独特结构的新型材料。第五章采用用表面活性剂自组装的方法,合成了苯基镶嵌于无机硅孔道内的杂化介孔有机硅（Ph-PMO）,具有规整的两维六方结构。将其作为非均相催化剂载体,应用于水相中清洁Ullman反应中,与Ph-MCM-41及MCM-41相比,Ph-PMO显示出优越的催化性能。此外,用水和甲苯的吸附等温线证明三者的表面亲疏水性特征,其疏水性排列顺序为:Ph-PMO>Ph-MCM-41>MCM-41,从而较好的解释了其催化活性结果。第六章利用水溶性树脂与硼或磷类有机物或无机物反应,与表面活性剂自组装,合成硼或磷改性的介孔酚醛树脂,进而碳化得到硼或磷掺杂的介孔碳。这种方法一步合成了硼在骨架中的有序介孔碳,并研究了由其引起的相变过程。这类含硼有序介孔碳具有超强的机械性能,具有广泛的应用潜力。第七章采用挤压技术并结合化学还原法制备了核壳结构的介孔Ni-B、Co-B非晶态合金,通过改变还原温度及还原剂浓度的参数,实现了其核壳及空壳的形貌调变与粒子大小的调变。将其应用于对氯硝基苯加氢制对氯苯胺反应中,较常规方法制备的Ni-B催化剂有更好的得率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 纳米材料的研究状况
• 1.2 纳米材料与结构的奇异特性
• 1.3 介孔材料概述
• 1.4 介孔材料的合成方法
• 1.5 介孔分子筛的形貌控制
• 1.6 介孔分子筛的应用
• 1.7 论文选题
• 第二章 实验部分
• 2.1 原料与试剂
• 2.2 催化剂表征方法
• 第三章 银纳米线/介孔硅的复合抗菌剂的合成与应用
• 3.1 引言
• 3.2 抗菌剂的制备和抗菌性能的测试
• 3.3 结果和讨论
• 3.4 本章小结
• 第四章 喷雾干燥辅助表面活性剂自组装制备新型Si02介孔材料
• 4.1 引言
• 4.2 材料的合成
• 4.3 结果与讨论
• 4.4 本章小结
• 第五章 周期性介孔有机硅杂化材料——水介质中偶合反应的载体
• 5.1 引言
• 5.2 材料的合成
• 5.3 结果和讨论
• 5.4 本章小结
• 第六章 酸性介质对有序介孔碳结构和强度的改性
• 6.1 引言
• 6.2 材料的制备方法
• 6.2.1 酚醛树脂前驱体的制备
• 6.2.2 B-掺杂介孔碳的制备
• 6.2.3 P-掺杂介孔碳的制备
• 6.2.4 盐酸调变不同pH 值的介孔碳的制备方法
• 6.3 结果与讨论
• 6.4 机械性能
• 6.5 本章小结
• 第七章 新型可控结构非晶态合金的合成及其催化性能的研究
• 7.1 引言
• 7.2 实验方法
• 7.2.1 材料的制备
• 7.2.2 催化活性测试
• 7.3 结果与讨论
• 7.4 本章小结
• 第八章 研究展望
• 参考文献
• 论文发表情况
• 致谢
• 个人简历