發(fā)布時間：2018-12-13 14:36

【摘要】：SBA-1是指采用具有較大極性頭的陽離子季銨鹽類表面活性劑,典型的如十六烷基三乙基溴化銨(簡記為CTEAB)作模板劑,正硅酸乙酯(簡記為TEOS)作硅源,在強(qiáng)酸性(pH0)條件下低溫(0℃)靜置合成的一類具有3D立方Pm(?)n空間群結(jié)構(gòu)的介孔二氧化硅分子篩。與具有2D六方P6mm結(jié)構(gòu)的SBA-3和MCM-41分子篩的一維孔道相比,SBA-1獨(dú)特的三維含籠孔道結(jié)構(gòu)將更有利于客體分子的擴(kuò)散和遷移,使其在異相催化、大分子的吸附及分離等領(lǐng)域顯示出更為廣泛的應(yīng)用前景。然而,強(qiáng)酸性的合成介質(zhì)不僅在很大程度上限制了各種活性金屬的原位高效摻雜,也成為制約該類材料規(guī)�；�制備的主要障礙之一。本工作首次提出利用無機(jī)鋁鹽水解產(chǎn)生的弱酸性來替代強(qiáng)酸以誘導(dǎo)TEOS的水解,在更加溫和的體系中實現(xiàn)了高質(zhì)量、高熱穩(wěn)定介孔SBA-1分子篩的控制制備,并采用XRD、N_2吸附、TEM和SEM等表征手段對各種合成參數(shù)及制備條件變化對最終物相結(jié)構(gòu)影響的規(guī)律進(jìn)行了全面系統(tǒng)的研究。同時將這一合成思想拓展至其它無機(jī)鹽體系如鎳鹽、鐵鹽和銅鹽等也實現(xiàn)了對SBA-1的控制合成,并對其形成機(jī)理進(jìn)行了初步的探討。主要的研究結(jié)果如下:1、首次在TEOS-CTEAB-AlX-H_2O體系中(X=Cl~-、SO_4~(2-)和NO_3~-),通過調(diào)節(jié)鋁鹽的種類、濃度及組分配比,無需引入強(qiáng)酸而僅利用鋁鹽水解產(chǎn)生的溫和酸性實現(xiàn)了高質(zhì)量SBA-1的室溫(18℃-28℃)控制合成,其比表面積高達(dá)1342.34m2/g,孔體積為0.59cm3/g,孔徑為2.2nm。研究發(fā)現(xiàn)采用AlCl_3或Al_2(SO_4)_3作催化劑時均可通過配比的調(diào)節(jié)實現(xiàn)SBA-1在較寬組分濃度范圍內(nèi)的控制制備,而使用Al(NO_3)_3時則僅得到2D六方P6mm相的介孔材料,且三種鹽合成時的誘導(dǎo)期依SO_4~(2-)Cl~-NO_3~-順序縮短,符合用于描述陰離子與表面活性劑膠束間親和力的Hofmeister陰離子次序。采用本方法合成的SBA-1分子篩不僅可耐受水的洗滌操作,且熱穩(wěn)定性高達(dá)900℃,但過高的模板劑濃度和合成溫度及攪拌反應(yīng)操作均不利于高質(zhì)量SBA-1的形成。2、將上述合成思想拓展至其它無機(jī)鹽體系,典型的如鎳鹽、鐵鹽、銅鹽、鋅鹽和鈷鹽等,研究發(fā)現(xiàn)通過對合成參數(shù)的適當(dāng)調(diào)節(jié)在大多數(shù)無機(jī)鹽體系如氯化鎳、氯化銅和硫酸銅等均能實現(xiàn)介孔SBA-1物相在溫和體系的控制合成。然而,可能由于不同鹽水解后所產(chǎn)生酸性的差異擬或與不同金屬陽離子對表面活性劑膠束結(jié)構(gòu)及堆積方式影響的差異,在硫酸鐵體系僅得到有序性較差的3D六方p63/mmc結(jié)構(gòu)介孔材料,而在硫酸鎳、氯化鐵和硫酸鋅體系得到的產(chǎn)物則均為有序性較差的2D六方p6mm相結(jié)構(gòu)。通過引入適量的磷酸以調(diào)節(jié)體系的pH值,發(fā)現(xiàn)能明顯改善最終介孔物相結(jié)構(gòu)的有序性,目前對導(dǎo)致這種物相結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的內(nèi)在原因仍不十分清楚,進(jìn)一步的研究仍在進(jìn)行中。本工作首次提出的采用無機(jī)鹽誘導(dǎo)合成高質(zhì)量高熱穩(wěn)定介孔SBA-1分子篩的新思想,不僅降低了該類材料的合成難度和制備成本,合成過程更加簡潔高效而環(huán)保,同時也證實在強(qiáng)酸性體系合成介孔二氧化硅材料的方法完全可以在更加溫和的條件下進(jìn)行,TEOS的充分水解僅僅在溫和的酸性條件下即可實現(xiàn),而水解物種與表面活性劑膠束模板間的進(jìn)一步縮合自組裝過程則更多的取決于陰離子種類和濃度而不是強(qiáng)酸所提供的H~+離子。本工作所提出的方法也將更有利于不同功能化基團(tuán)和活性金屬在介孔SBA-1骨架中的同步原位改性,更為深入的研究現(xiàn)已展開。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TQ424.25

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2376699