论文摘要
本研究论文主要包括综述和实验两大部分。第一章综述部分主要论述了多孔性锰氧化合物的结构特征、合成方法、性质、应用领域以及发展前景。实验部分（第二、三章）介绍了以层状氧化锰为前驱体、正硅酸乙酯（TEOS）与异丙醇钛（TⅡP）分别为硅源和钛源、合成SiO2-TiO2柱撑层状氧化锰多孔材料的实验研究，通过对合成条件的优化，探讨了反应条件对SiO2-TiO2柱撑层状氧化锰多孔材料性质的影响因素。应用氧化沉淀法制备了钠离子型层状氧化锰（Na-Birnessite），在酸溶液中钠离子型层状氧化锰通过离子交换反应转换为氢离子型层状氧化锰（H-Birnessite）。以H-Birnessite作为前驱体，正十二胺为插入客体离子，借助于离子交换反应得到了正十二胺插入的层状氧化锰。以正十二胺插入的层状锰氧化物为中间反应物，将其浸入到摩尔比为1：1的正硅酸乙酯（TEOS）和异丙醇钛（TⅡP）混合溶液中，所得悬浮液在压力溶弹中160℃进行溶剂热反应48小时，得到了硅酸和钛酸预铸型的层状氧化锰。该硅酸和钛酸预铸型的产物在空气中200℃条件下焙烧2小时，得到了SiO2-TiO2柱撑的层状氧化锰多孔材料。该材料保持了层状结构，其比表面积为98 m2／g，层间距为1.43 nm。采用XRD，DSC-TGA，SEM，IR，N2吸附-脱附实验及元素分析等手段对所合成的多孔材料进行了表征。在制备了SiO2-ZiO2柱撑的层状氧化锰多孔材料基础上，系统讨论了合成反应条件对所得材料的结构与性质的影响。采用正丁胺、正辛胺、正十二胺等不同链长的有机胺作为预柱撑剂，合成了不同层间距的有机胺插入的层状氧化锰。结果表明层状锰氧化物的层间距随有机胺链长的增加而增大。将这些不同层间距的有机胺膨润的层状氧化锰浸入到正硅酸乙酯（TEOS）和异丙醇钛（TⅡP）混合溶液中，在相同温度下溶剂热处理，所得产物的衍射峰强度随着有机胺链长的增加而增强，同时层间距也随之增加。同时，考察了正硅酸乙酯（TEOS）与异丙醇钛（TⅡP）混合液中的摩尔比对产物结构与性质的影响。研究结果表明随着混合溶液中硅含量的提高，产物的层间距没有发生显著的变化，说明混合溶液中硅钛摩尔比对所得产物的结构影响不大。通过改变溶剂热处理温度，探讨了溶剂热温度对合成产物结晶性和热稳定性的影响。结果表明不同温度溶剂热处理条件下所得产物均具有层状构型，但所得产物的层间距随着溶剂热处理温度的升高而增大。合成得到的硅酸和钛酸预铸型层状氧化锰层状结构能稳定到300℃，高于此温度时层状结构即被破坏。研究结果说明所得目标产物的层间距、硅钛的插入量和热稳定性主要与中间产物烷基胺插入层状氧化锰层间的含水量有关。通过对产物结构影响因素的研究，实现了SiO2-TiO2柱撑的层状氧化锰多孔材料的最佳可控合成。第三章通过在正硅酸乙酯（TEOS）与异丙醇钛（TⅡP）混合溶液中加入乙醇，考察了乙醇介质对SiO2-TiO2柱撑层状氧化锰多孔材料的结构和性质的影响。通过对加入乙醇的体积，硅钛摩尔比，有机胺的种类等影响因素的系统分析，结合煅烧所得产物的XRD结果，探讨了合成产物的稳定性。研究结果表明，正硅酸乙酯（TEOS）与异丙醇钛（TⅡP）混合溶液中加入适量的乙醇有利于产物稳定性的提高。随着乙醇用量的增加，所得试样XRD衍射峰强度下降，但其层间距增大，产物的稳定性有降低的趋势。通过硅钛摩尔比对产物结构影响的研究分析，发现当硅的比例增大时，所得产物的层间距越大，稳定性增强。随着有机胺的链长增加，所得产物的层间距也发生明显的增大，但其稳定性无明显变化。采用XRD，SEM，IR等手段对所合成的多孔材料进行了表征分析。