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介孔材料负载光催化剂的功能及应用

介孔材料负载光催化剂的功能及应用
介孔材料负载光催化剂的功能及应用

介孔材料负载光催化剂的功能及应用

2016-11-12 12:26来源:内江洛伯尔材料科技有限公司作者:研发部

介孔材料负载光催化剂在净化中的应用随着经济的高速发展,印染、制革、医药、电影、电镀等企业生产规模迅速扩大,废水排放量增加,给人类的生存环境造成污染,对人类健康构成严重威胁,废水处理已成为企业面临的重大问题,清除污染物已成为环保领域中的一项重要工作。

目前,对污染物的净化方法主要有光催化降解法、吸附法、离子交换法、电解法和化学沉淀法等。光催化处理是一种处理污染物的有效方法,具有较大的潜在工业化应用价值。光催化降解方法简单、费用低,其直接利用太阳光和能够产生紫外光的荧光灯作为激发光源,清洁环保,能够将大部分无机(如氰化物、重金属离子、 NO 、 NO 2 、 H 2 S 等)及有机污染物(如染料、表面活性剂、有机卤化物、油类、农药等)〔 21-23 〕进行有效的光催化反应,脱色、去毒、矿化降解为 CO 2 、 H 2 O 、 PO 4 3- 、 SO 4 2- 等无机小分子物质,达到完全无机化,而且可使重金属离子还原沉积,达到变废为宝的目的。有些光催化剂在激发条件下,反应前后光能转化性质没有变化,可以循环使用。介孔材料负载光催化剂是将光催化剂与介孔材料的优点结合,使污染物的降解速率加快,光催化效率提高。

介孔材料是光催化剂比较理想的载体,在其制备过程中,由于模板剂及合成方法不同,制备的孔径尺寸及结构也均不相同,使得载体表面的性质也不相同,光催化活性也有差别。王峰等采用模版剂导向自组装法,以三乙醇胺为模板剂,分别采用萃取法和煅烧脱除模板制备出蚯蚓状孔道结构的二氧化钛介孔材料;萃取法制得的介孔材料保留了较好的蚯蚓状特殊孔道结构和高比表面积,具有良好的光催化活性,使 TiO 2 的光吸性能向可见光大为拓展;而煅烧法脱除模板制备的介孔材料孔道结构被破坏,比表面积大大下降,比萃取法制备的介孔材料光催化效果差。

介孔材料负载光催化剂是环境友好的无机材料,其应用是具有广阔前景的新型净化技术,它还具有无毒、操作简便、低能耗、能够循环使用,不会产生二次污染等优点。特别是对一些难降解的有机污染物去除效果明显尤于其他方法,光催化降解后的产物为对环境无污染的小分子无机物或者可以回收利用的重金属。介孔材料本身具有较好的物理化学性能和结构特点,具备载体、催化剂、吸附剂等多重作用,而且可以对负载的光催化剂进行修饰。然而介孔材料负载光催化剂的技术主要停留在实验室研究阶段,制备技术与大规模工业化生产还存在一定的差距。限制原因如下:

( 1 )介孔材料负载光催化剂的光催化活性受多种因素影响,需要将各因素进行优化,才能发挥其高的光催化活性。

( 2 )需要对介孔材料负载光催化剂进行修饰,使之光响应波长红移至可见光区,能够直接利用太阳光辐射。

( 3 )介孔材料负载光催化剂的反应机理和反应动力学需要进一步的研究。对于介孔材料负载光催化剂技术存在的以上问题仍需进一步研究,可以预见,随着对介孔材料负载光催化剂技术研究的不断完善,各种限制因素将逐步解决,该技术将应用于生产生活中,改善人类的生存环境。

有序介孔材料的发展和面临的挑战

有序介孔材料的发展和面临的挑战 霍启升 吉林大学无机合成与制备化学国家重点实验室,中国吉林长春,邮编:130012 E-mail: huoqisheng@https://www.sodocs.net/doc/3c19044256.html, 摘要 简要介绍有序介孔材料的发现和发展历史,讨论合成、结构、应用等方面所面临的挑战。 有序介孔材料 有序介孔材料是指孔道规则且有序排列的介孔材料,早在1971年介孔材料的合成工作就已开始,日本的科学家们在1990年之前也已通过层状硅酸盐在表面活性剂存在下转化开始介孔材料合成,1992年Mobil的报导才引起人们的广泛注意,并被认为是介孔材料合成的真正开始。Mobil 使用表面活性剂作为模板剂,合成了M41S 系列介孔材料,包括MCM-41(六方相)、MCM-48(立方相)和MCM-50(层状结构)。 经过近二十年的全球性科学家的团结努力和辛苦工作,介孔材料的研究工作发展极快,并且成效显著,涉及到合成、结构、性质、应用等各个方面,参与研究的科学家专业分布极其广泛,介孔材料研究是近年来少有的受人瞩目且快速发展的研究领域。 有序介孔材料的优势 有序介孔材料的优势在于材料的独特的介孔结构(均一孔道尺寸及形状、高比表面、大孔体积)和合成过程简单,合成可重复,原料价格低廉,容易直接合成各类等级的可控结构,如薄膜、粉末、块体、微球、纤维、纳米级材料、各种微观形貌。介孔材料的组成容易多样化,易掺杂。尤其是二氧化硅基材料,表面羟基反应活性高,容易用各种有机基团修饰。 合成化学与结构及性质的研究 起初介孔材料的合成化学的研究以介孔二氧化硅材料为主,后来被开展到其它组成。合成机理的研究也是以二氧化硅体系为主要对象,根据不同的合成条件及体系,主要生成机理包括:从层状结构的转化、无机-有机静电作用、表面活性剂分子堆积参数的主导作用的协同自组装、真正液晶模板。 在上述机理的指导下,介孔材料合成工作迅速展开。材料组成从硅酸盐系列扩展到非硅酸盐无机系列,后来又到有机-无机杂化材料、有机材料、碳材料。典型的硅酸盐系列材料的骨架为无定形的,具有沸石结构单元的预合成的微粒或晶体可以被用来组成介孔材料的骨架,而有些易结晶的氧化物的介孔材料在合成过程或后处理过程中直接晶化导致介孔材料的骨架含有纳米级晶体。模板剂也从最初简单的阳离子表面活性剂扩展到复杂的阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂、高分子聚合物、阴离子表面活性剂,甚至各类非表面活性剂。新模板方法的开发,新合成原料(前驱物)和表面活性剂的选择和组合等仍有许多研究工作需要完成。 合成方法也多样化,如evaporation induced self-assembly (EISA)(常被作为合成薄膜材料的首选方法),多种合成策略的运用(如硬模板的应用)。今后介孔材料合成在很大程度上应该从有机合成、高分子聚合、大分子及生物分子的自组装,以及固体材料合成借鉴更多的方法与策略。 典型材料从M41S材料发展出包括SBA系列、FDU系列、KIT系列等等。介孔材料的结构也从最初的二维六方相(MCM-41)和立方相(Ia3d,MCM-48)扩展到几乎所有可能的介观结构:p6mm,

负载型镍催化剂的制备

负载型镍催化剂的制备文稿归稿存档编号:[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-

科技论文检索与写作作业 ——负载型镍催化剂的制备 一、制备的目的和意义 1.了解并掌握负载型金属催化剂的原理和制备方法。 2.制备一种以金属镍为主要活性组分的固体催化剂。 意义:催化剂在现代化学工业中占有重要地位。镍基催化剂是一种常用的经典催化剂,具有催化活性高、稳定性好和价格较低等优点,已被广泛应用于加氢、脱氢、氧化脱卤、脱硫等转化过程。 二、制备方法、 1.一种负载型镍催化剂的制备方法,其特征在于,具体包括如下步骤:(1)按钛酸丁酯与无水乙醇体积比为1:1.5~1:3的比例将钛酸丁酯与无水乙醇混合,强力搅拌后得到混合溶液,按无水乙醇与醋酸的体积比为10:1~30:1的比例在混合溶液中加入醋酸形成溶液A;(2)按去离子水与无水乙醇的体积比为1:5~1:10的比例将去离子水与无水乙醇混合得到混合溶液,在混合溶液中加入稀盐酸或稀硝酸调节混合溶液的pH为2~5得到溶液B;(3)按溶液B与溶液A的体积比为1:1~1:4的比例将B溶液加入到A溶液中,然后按钛酸丁酯和十六烷基三甲基溴化铵的摩尔比为1:0.05~1:0.3的比例加入十六烷基三甲基溴化铵形成钛溶胶;(4)按γ?Al2O3和钛酸丁酯的摩尔比为1:0.05~1:0.8的比例在步骤(3)中得到的钛溶胶中加入γ?Al2O3,然后按钛酸丁酯与去离子水的体积比为1:0.5~1:2的比例加入去离子水,静置1~5h后干燥、焙烧得到TiO2?Al2O3复合载体;(5)将 TiO2?Al2O3复合载体于浓度为0.05~1mol/L的硝酸镍水溶液中浸渍4~24h,充分搅拌后干燥、焙烧、通氢还原,得Ni/TiO2?Al2O3负载型镍催化剂。

介孔材料

有序介孔材料 有序介孔材料是上世纪90年代迅速兴起的新型纳米结构材料,它一诞生就得到国际物理学、化学与材料学界的高度重视,并迅速发展成为跨学科的研究热点之一。有序介孔材料虽然目前尚未获得大规模的工业化应用,但它所具有的孔道大小均匀、排列有序、孔径可在2-50nm范围内连续调节等特性,使其在分离提纯、生物材料、催化、新型组装材料等方面有着巨大的应用潜力。 化工领域 有序介孔材料具有较大的比表面积,相对大的孔径以及规整的孔道结构,可以处理较大的分子或基团,是很好的择形催化剂。特别是在催化有大体积分子参加的反应中,有序介孔材料显示出优于沸石分子筛的催化活性。因此,有序介孔材料的使用为重油、渣油等催化裂化开辟了新天地。有序介孔材料直接作为酸碱催化剂使用时,能够改善固体酸催化剂上的结炭,提高产物的扩散速度,转化率可达90%,产物的选择性达100%。除了直接酸催化作用外,还可在有序介孔材料骨架中掺杂具有氧化还原能力的过渡元素、稀土元素或者负载氧化还原催化剂制造接枝材料。这种接枝材料具有更高的催化活性和择形性,这也是目前开发介孔分子筛催化剂最活跃的领域。 有序介孔材料由于孔径尺寸大,还可应用于高分子合成领域,特别是聚合反应的纳米反应器。由于孔内聚合在一定程度上减少了双基终止的机会,延长了自由基的寿命,而且有序介孔材料孔道内聚合得到的聚合物的分子量分布也比相应条件下一般的自由基聚合窄,通过改变单体和引发剂的量可以控制聚合物的分子量。并且可以在聚合反应器的骨架中键入或者引入活性中心,加快反应进程,提高产率。 生物医药领域 一般生物大分子如蛋白质、酶、核酸等,当它们的分子质量大约在1~100万之间时尺寸小于10nm,相对分子质量在1000万左右的病毒其尺寸在30nm左右。有序介孔材料的孔径可在2-50nm范围内连续调节和无生理毒性的特点使其非常适用于酶、蛋白质等的固定和分离。实验发现,葡萄糖、麦芽糖等合成的有序介孔材料既可成功的将酶固化,又可抑制酶的泄漏,并且这种酶固定化的方法可以很好地保留酶的活性。 生物芯片的出现是近年来高新技术领域中极具时代特征的重大进展,是物理学、微电子学与分子生物学综合交叉形成的高新技术。有序介孔材料的出现使这一技术实现了突破性进展,在不同的有序介孔材料基片上能形成连续的结合牢固的膜材料,这些膜可直接进行细胞/DNA的分离,以用于构建微芯片实验室。 药物的直接包埋和控释也是有序介孔材料很好的应用领域。有序介孔材料具有很大的比表面积和比孔容,可以在材料的孔道里载上卟啉、吡啶,或者固定包埋蛋白等生物药物,通过对官能团修饰控释药物,提高药效的持久性。利用生物导向作用,可以有效、准确地击中靶子如癌细胞和病变部位,充分发挥药物的疗效。 环境和能源领域 有序介孔材料作为光催化剂用于环境污染物的处理是近年研究的热点之一。例如介孔TiO2比纳米TiO2(P25)具有更高的光催化活性,因为介孔结构的高比表面积提高了与有机分子接触,增加了表面吸附的水和羟基,水和羟基可与催化剂表面光激发的空穴反应产生羟基自由基,而羟基自由基是降解有机物的强

有序介孔材料

有序介孔材料 姓名: 班级: 学号: 专业:

摘要: 有序介孔材料是上世纪90年代迅速兴起的新型纳米结构材料,它一诞生就得到国际物理学、化学与材料学界的高度重视,并迅速发展成为跨学科的研究热点之一。由于其具有大的表面积和相对大的孔径以及规整的孔道结构,介孔材料在催化、储能和分离吸附领域有独特的应用地位。以下我将主要从有序介孔材料的背景特点、有序介孔材料的应用以及未来展望来介绍一下有序介孔材料。 关键词:有序介孔材料、催化领域、储能、分离吸附 一、有序介孔材料的背景及特点的简介 定义:有序介孔材料是以表面活性分子聚集体为模板,通过有机物与无机物之间的界面作用组装生成的孔道结构规则、孔径介于2-50nm的多孔材料。 1、发展历史 1992年Mobil公司的科学家首次报道合成了MCM(Mobil Com- position of Matter)-41介孔分子筛,揭开了分子筛科学的新纪元。1994年,Huo等在酸性条件下合成出APMs 介孔材料,结束MCM系列只能在碱性条件下进行的历史,拓展了人们对模板法合成介孔材料的认识。介孔材料合成的突破性进展是酸性合成体系中使用嵌段共聚物(非离子表面活性剂)为模板,得到孔径大、有序程度高的介孔分子筛SBA-15 。1996年Bagshaw等采用聚氧乙烯表面活性剂,N0I0非离子型合成路线,首次合成出介孔分子筛Al2O3。其表面积可达600 m2/g,去除模板剂后的热稳定性可达700℃。1998年Wei等首次以非表面活性剂有机化合物(如D-葡萄糖等)为模板剂制备出具有较大比表面积和孔体积的介孔二氧化硅。 2、有序介孔材料的合成 目前介孔材料的合成方法主要有硬模板法和软模板法。如下图1是软模板法,图2是硬模板法。

介孔材料简介

介孔材料简介 摘要:介孔材料作为一种新兴的材料在光化学、催化及分离等领域具有十分重要的应用,是当今研究的热点之。本文阐述了介孔材料的研究进展,概述了介孔材料的分类及合成机理,并展望了介孔材料的应用前景,并简要介绍了孔径调节以及改性方法。 关键词:介孔材料,模板法,溶胶-凝胶法,合成机理,孔径调节Research development of mesoporous materials Abstract:Mesoporousmaterial is of much use in the fields of photochemistry, catalyst and separationetc, and it is one of hot spots of research. The research p rogress of the mesoporous materials is reviewed in this paper. And the classification and synthesis mechanism of the mesoporousmaterials are also outlined. The potential application foreground of the mesoporousmaterial is discussed as well.And briefly describes the aperture adjustment and modification methods. Key words:mesoporousmaterials; template method; sol - gel methods synthesis mechanism ;aperture adjustment 1 前言 人类社会的进步与材料科学的发展密切相关[ 1, 2 ],尤其是近几十年中,出现了许多具有特殊功能的新材料,其中介孔材料就是一种。介孔材料是指孔径为2. 0~50nm的多孔材料,如气凝胶、柱状黏土、M41S 材料。上世纪九十年代以来,有序介孔材料由于其特殊的性能已经成为目前国际上跨学科的研究热点之一[ 3 ]。从最初的硅基介孔材料到其他非硅基介孔材料,各种形貌与结构的介孔材料已制备出来[ 4 ]。目前有关介孔材料的研究还处于起步阶段,制备工艺、物理化学性质=质尚需进一步开展和改进。但是,由于它具有较大的比表面积,孔径极为均一、可调,并且具有维度有序等特点,因而在光化学、生物模拟、催

氨基功能化介孔氧化硅材料的制备 2

氨基功能化介孔氧化硅材料的制备 摘要 介孔氧化硅材料由于其较大的孔容和比表面积,较好的生物相容性和无毒性等优点,受到越来越多研究者的关注。有机-无机介孔材料也称为PMOs(Periodic Mesoporous Organosilicas)是采用共缩聚的方法以桥联的有机硅酯作为硅源前体,将有机基团键合在材料的骨架中,可以使有机基团更均匀地分布在材料的骨架中并且不会堵塞孔道。PMOs 材料规则的孔道分布、可调的孔道微环境、丰富的有机基团等性质赋予了其潜在的应用前景,尤其在药物负载中显示了独特性能。双模型介孔材料(BMMs)是一种新型介孔材料,它具有双孔道结构:3 nm 左右的蠕虫状一级孔与10-30 nm左右的球形颗粒堆积孔。由于BMMs有别于单一孔道介孔材料,具有结构可控和粒度可控等许多独特性质,通过进一步表面改性,能够针对特定的药物分子,尤其是不溶性药物分子进行装载与可控释放,具有很好的专一性。 关键词:双模型介孔材料;氨基功能化;载药

Abstract Mesoporous silica materials due to its larger surface area, pore volume, advantages of good biocompatibility and non-toxic got more and more attention from researchers. Organic-inorganic mesoporous materials is also known as PMOs (Periodic Mesoporous Organosilicas) is using the copolycondensation method to bridging the silicone ester as a silicon source precursor, The organic group bonded in the skeleton material can make the organic groups more evenly distributed in the frame of material and will not block channel. PMOs material rules of channel distribution, adjustable pore micro environment, abundant organic groups leading to its potential application, especially shows the unique performancei n drug load. Bimodal mesoporous material (BMMs) is a new mesoporous material consisting of worm-like mesopores of 3nm as well as large inter-particles pores around 10-30 nm. Different from mesoporous materials with only one pore distribution, BMMs could realize the loading and controlled release of specific drug molecules, especially for the insoluble drugs, through surface modification, due to the unique characteristics such as the controllable structure and particles size. Keywords: Bimodal mesoporous material; Amino functionalization; drug

有序介孔材料应用

T. J. Pinnavaia:采用非离子取代先前的CTAB或CTAC离子型表面活性剂合成了无序的介孔分子筛HMS与MSU G. D. Stucky:SBA-n系列分子筛篇篇都上Nature和Science,霍启升,赵东元,Yang Peidong。介孔材料的合成机理上(和霍一起干的),以及三篏段共聚物为模板合成水热稳定的介孔材料(和赵一起的,特别是SBA-15)。 Ryoo:韩国这边Kaist,介孔碳分子筛 介孔薄膜的合成:无疑sol-gel 的大师人物该出来说话了。其中Brinker C. J.和Sanchez C.无疑是最杰出的。Brinker搞有机硅的溶胶凝胶出来的,工作当然主要集中在介孔SiO2薄膜上 有序介孔材料直接作为酸碱催化剂使用时,能够改善固体酸催化剂上的结炭,提高产物的扩散速度,转化率可达90%,产物的选择性达100%。除了直接酸催化作用外,还可在有序介孔材料骨架中掺杂具有氧化还原能力的过渡元素、稀土元素或者负载氧化还原催化剂制造接枝材料。这种接枝材料具有更高的催化活性和择形性,这也是目前开发介孔分子筛催化剂最活跃的领域。 有序介孔材料由于孔径尺寸大,还可应用于高分子合成领域,特别是聚合反应的纳米反应器。由于孔内聚合在一定程度上减少了双基终止的机会,延长了自由基的寿命,而且有序介孔材料孔道内聚合得到的聚合物的分子量分布也比相应条件下一般的自由基聚合窄,通过改变单体和引发剂的量可以控制聚合物的分子量。并且可以在聚合反应器的骨架中键入或者引入活性中心,加快反应进程,提高产率。

在环境治理和保护方面用于降解有机废料,用于水质净化和汽车尾气的转化处理等。在高技术先进材料领域,用于贮能材料用于功能纳米客体在介孔材料中的组装。 国际上纳米领域:王中林,夏幼南,杨培东 1. 介孔材料的诞生--1992年MS41系列分子筛(典型的是MCM-41,MCM-48,MCM-50)的合成(严格来讲,应该是1991年日本人合成出来):Nature. 1992, 359, 710-712(J. S. Beck) J Am Chem Soc. 1992, 114: 10834-10843(J. S. Beck) Science. 1993, 261: 1299-1303(霍启升) 2.介孔材料制备的另一里程碑--1998年赵东元合成了SBA-15 Science. 1998, 279: 548-552(赵东元) J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 6024-6036 (赵东元) 3.通过硬模板法合成炭基介孔材料,也是一大重要成绩--1999年由韩国人刘龙完成: J Am Chem Soc. 2002, 124: 1156-1157( Ryoo R.) 介孔相关的几个牛人的课题组: https://www.sodocs.net/doc/3c19044256.html,/mrl/info/publications/(G. D. Stucky) https://www.sodocs.net/doc/3c19044256.html,/~pinnweb/(Thomas J. Pinnavaia) https://www.sodocs.net/doc/3c19044256.html,/staff/GAO/flashed/menu.htm(Ozin's group)https://www.sodocs.net/doc/3c19044256.html,/~dyzhao/(赵东元) http://rryoo.kaist.ac.kr/pub.html (韩国刘龙(R. Ryoo)) https://www.sodocs.net/doc/3c19044256.html,.sg/~chezxs/Zhao/publication.htm(新加坡赵修松Xiusong Zhao) http://www.ucm.es/info/inorg/inv... iones/2001/2001.htm (西班牙M. Vallet-Regi 首先把介孔材料应用到药物缓释) 因为以前不小心把自己的收藏夹弄没了,所以有还有几个课题组现在没有了链接,但是其课题负责人还是记得:台湾的牟中原和他的弟子林弘平;上海硅所的施剑林;吉林大学的肖丰收和裘式伦;大化所的包信和(涉及得不多) 推荐几篇介孔材料重要的综述: Chem. Mater. 1996, 8, 1147-1160 Surfactant Control of Phases in the Synthesis of Mesoporous Silica-Based Materials(Stucky和霍启升表面活性剂的堆积参数和结构的关系) Chem. Rev. 1997, 97, 2373-2419 From Microporous to Mesoporous Molecular Sieve Materials and Their Use in Catalysis(主要介绍介孔作催化载体的应用) Chem. Rev. 2006, 106, 3790-3812 Advances in the Synthesis and Catalytic Applications of Organosulfonic-Functionalized Mesostructured Materials

介孔材料常用的表征方法[1]

介孔吸附材料常用的表征方法 摘要:介孔材料具有优越的性能和广泛的应用价值,成为各个领域研究的热点。本文简单介绍了介孔材料在吸附方面的应用以及常用的表征方法,如XRD、电镜分析、热重分析、BET法等。 关键词:介孔材料、吸附、XRD、BET、电镜分析 介孔材料是一种具有多种优良性质,应用广泛的新型材料。新型介孔吸附材料具有吸附容量大,选择性高,热稳定性好等[1]优点,成为研究的热点。对于气体的分离,如CO2的吸附(缓解温室效应)具有重要意义。 1.介孔吸附材料的简介 1.1介孔材料 介孔材料是一种多孔材料,IUPAC分类标准规定孔径2.0~50nm的为中孔,也就是介孔[2]。随着不断深入的研究,从最初的硅基介孔材料到现在各种各样的非硅基介孔材料被制备出来,并广泛应用于催化剂制备,新型吸附材料等行业。最初的介孔材料源于沸石,沸石是指多孔的天然铝硅酸盐矿物。这类矿物的骨架中含有结晶水,骨架结构稳定,在结晶水脱附或吸附时都不会被破坏掉[2]。后来人们根据沸石的性质结合实际需要相继合成了人造沸石(分子筛)。目前以SiO2为基础合成的介孔材料成为国际众多领域研究的热点。主要的研究方法是通过浸渍的方法在分子筛上负载相应的有机物分子,优化分子筛的表面特性,如较高的吸附容量,好的选择性及较多的活性位等,在生物材料,吸附分离,催化,新型复合材料等领域具有重要的应用价值和前景。 介孔材料具有独特的有点[3,4]:①孔道高度有序,均一性好,孔道分布单一,孔径可调范围宽。②具有较高的热稳定性和水热稳定性。③比表面积大,孔隙率高。④通过优化可形成具有不同结构、骨架、性质的孔道,孔道形貌具有多样性。 ⑤可负载有机分子,制备功能材料。 1.2新型吸附材料 上世纪90年代,Mobil Oil公司以二氧化硅作为主要氧化物,用长链烷基伯胺作模板剂,水热法制备出含有均匀孔道,孔径可调,呈蜂窝状的MCM-41介孔材料。它具有孔道呈六方有序排列、大小均匀、孔径可在2~10nm内连续调节,比表面积大等特点[2],对于开发新型的吸附剂具有重要意义。目前,研究的热点是由负载改性的介孔材料制备出选择性高、吸附容量大、热稳定性好、再生容易的复合吸附材料。研究较多的是用有机胺改性的MCM-41和SBA-15介孔材料制备高效的CO2吸附剂[5]。研究发现二异丙醇胺通过浸渍的方法负载到MCM-41和SBA-15上可显著提高其吸附容量,XRD图像说明负载前后的吸附剂孔径结构并未发生改变,负载不同的胺可得到不同的吸附效果[6]。 2.常用的表征方法

负载型镍催化剂的制备

科技论文检索与写作作业 ——负载型镍催化剂的制备 一、制备的目的和意义 1. 了解并掌握负载型金属催化剂的原理和制备方法。 2. 制备一种以金属镍为主要活性组分的固体催化剂。 意义:催化剂在现代化学工业中占有重要地位。镍基催化剂是一种常 用的经典催化剂,具有催化活性高、稳定性好和价格较低等优点,已被广泛应用于加氢、脱氢、氧化脱卤、脱硫等转化过程。 二、制备方法、 1.一种负载型镍催化剂的制备方法,其特征在于,具体包括如下步骤:(1)按钛酸丁酯与无水乙醇体积比为1:1.5~1:3的比例将钛酸丁酯与无水乙 醇混合,强力搅拌后得到混合溶液,按无水乙醇与醋酸的体积比为 10:1~30:1的比例在混合溶液中加入醋酸形成溶液A;(2)按去离子水与无 水乙醇的体积比为1:5~1:10的比例将去离子水与无水乙醇混合得到混合溶液,在混合溶液中加入稀盐酸或稀硝酸调节混合溶液的pH为2~5得到溶液B;(3)按溶液B与溶液A的体积比为1:1~1:4的比例将B溶液加入到A溶液中,然 后按钛酸丁酯和十六烷基三甲基溴化铵的摩尔比为1:0.05~1:0.3的比例加入 十六烷基三甲基溴化铵形成钛溶胶;(4)按γAl2O3和钛酸丁酯的摩尔比为1:0.05~1:0.8的比例在步骤(3)中得到的钛溶胶中加入γAl2O3,然后按钛酸丁酯与去离子水的体积比为1:0.5~1:2的比例加入去离子水,静置1~5h后干燥、焙烧得到TiO2Al2O3复合载体;(5)将TiO2Al2O3复合载体于浓度为

0.05~1mol/L的硝酸镍水溶液中浸渍4~24h,充分搅拌后干燥、焙烧、通氢还原,得Ni/TiO2Al2O3负载型镍催化剂。 2.一种用于氨分解制氢的负载型镍催化剂,活性组分为Ni,载体为氧化硅、氧化铝或氧化钛;活性组份的质量百分含量为1-50%。其制备步骤为:将可溶性镍盐、pH值调节剂、沉淀剂、载体以及去离子水配成悬浊液;悬 浊液加热至70-110℃沉积60-300分钟;上述悬浮液降至20-30℃后并过滤,水洗涤、过滤;在80-120℃干燥18-24小时,400-900℃焙烧2-6小时;在氢气气氛,或者氢气和氦气的混合气气氛中,于400-900℃活化3-5小时,还 原制成负载型纳米镍催化剂。本发明催化剂对氨分解反应具有较高的活性,可以应用于氨分解制不含COx氢气的工艺,还可用于各种含氨气体的净化处理过程。 3.一种用于浆态床甲烷化负载型镍基催化剂重量百分比组成为: NiO10-40wt%;载体56-90wt%;助剂为0-4wt%。配制浓度为0.5~1.3g/ml 的硝酸镍与助剂的可溶性盐溶液,依次向其中加入催化剂载体和可溶性有机燃料,搅拌条件下浸渍6-24h,浸渍结束后将溶液于60-90℃水浴条件下加 热浓缩,或直接在300-700℃加热点燃,将燃烧后余下粉末收集,研磨,造粒,在固定床500-700℃用还原气进行还原2-6h,即得到负载型镍基催化剂。本发明具有浆态床甲烷化工艺,且催化性能稳定好,可大规模工业化的优点。 4.一种用于α-蒎烯加氢反应负载型镍催化剂的制备方法和应用,该负 载型镍催化剂的制备工艺步骤包括:在钛酸丁酯中加入无水乙醇后强力搅拌,然后加入醋酸,充分搅拌形成溶液A;将去离子水与无水乙醇混合后调节pH 值得到形成溶液B;把B溶液滴加到A溶液中,加入十六烷基三甲基溴化铵

介孔材料概述

关于介孔材料的综述 人类社会的进步与材料科学的发展密切相关[ 1, 2 ],尤其是近几十年中,出现了许多具有特殊功能的新材料,其中介孔材料就是一种。介孔材料是指孔径为2. 0~50nm的多孔材料,如气凝胶、柱状黏土、M41S 材料。上世纪九十年代以来,有序介孔材料由于其特殊的性能已经成为目前国际上跨学科的研究热点之一[ 3 ]。从最初的硅基介孔材料到其他非硅基介孔材料,各种形貌与结构的介孔材料已制备出来[ 4 ]。目前有关介孔材料的研究还处于起步阶段,制备工艺、物理化学性质=质尚需进一步开展和改进。但是,由于它具有较大的比表面积,孔径极为均一、可调,并且具有维度有序等特点,因而在光化学、生物模拟、催化、分离以及功能材料等领域已经体现出重要的应用价值。有序介孔材料具有较大的比表面积,相对大的孔径以及规整的孔道结构,在催化反应中适用于活化较大的分子或基团,显示出了优于沸石分子筛的催化性能。有序介孔材料直接作为酸碱催化剂使用时,能够减少固体酸催化剂上的结炭,提高产物的扩散速度。另外,还可在有序介孔材料骨架中引入金属离子及氧化物等改变材料的性能,以适用于不同类型的催化反应。 一、介孔材料的概述 介孔材料是指孔径介于2-50nm,具有显著表面效应的多孔碳。由其定义可知,介孔材料不仅指孔径大小和纳米尺度,孔隙率和表面效应也是一个重要参数。介孔材料的平均孔径和孔隙率可在较大范围内变化,这取决于所研究的与表面有关的性能。对于具有介观尺度孔径

2-50nm的介孔固体,对应的临界表面原子分数大于20%,其最小孔隙率必须大于40%。一般,平均孔径越大,最小的孔隙率也越大。纳米颗粒复合的介孔碳的复合体系,是近年来纳米科学应用性越来越引人注目的前沿领域。例如,在水的净化处理中采用复合介孔碳可使净化效率大大提高,光电碳中使用复合介孔碳有利于新功能的发挥等等。 二、介孔材料的分类 按照化学组成分类,介孔碳一般可分为硅系和非硅系两大类。 1. 硅基介孔材料孔径分布狭窄,孔道结构规则,并且技术成熟,研究颇多。硅系材料可用催化,分离提纯,药物包埋缓释,气体传感等领域。硅基材料又可根据纯硅和掺杂其他元素而分为两类。进而可根据掺杂元素种类及不同的元素个数不同进行细化分类。杂原子的掺杂可以看作是杂原子取代了原来硅原子的位置,不同杂原子的引入会给材料带来很多新的性质,例如稳定性的变化、亲疏水性质的变化、以及催化活性的变化等等。 2. 非硅系介孔材料主要包括过渡金属氧化物、磷酸盐和硫化物等。如TiO2、Al2O3 、ZnS[5]、磷酸铝铬锆(ZrCrAlPO)和磷酸铝铬(CrAlPO)[6],它们一般存在着可变价态,有可能开辟介孔材料新的应用领域。由于它们一般存在着可变价态,有可能为介孔材料开辟新的应用领域,展示硅基介孔材料所不能及的应用前景。例如:铝磷酸基分子筛材料中部分P被Si取代后形成的硅铝磷酸盐

介孔材料合成方法

三维介孔材料SBA-16的制备 分别称取12 g F108和31.44 g硫酸钾放入500 mL烧杯中,加入360 g浓度为2 M的盐酸。在室温下(25 °C)搅拌4 h,使表面活性剂全部溶解并且分散均匀后,将温度升至38 °C。待恒温后,在剧烈搅拌下,逐滴加入25.2 g正硅酸乙酯(TEOS),连续搅拌20 min后停止。静置保持反应物24 h,整个过程维持38 °C 不变。所得白色粉末,通过离心进行收集(转速5000 rpm),用去离子水洗涤6次,并在烘箱中40 °C干燥。表面活性剂在500 °C空气中焙烧5 h去除,升温速度控制在2 °C /min。 二维介孔二氧化硅材料SBA-15的制备 室温下,将1 g P123和2.24 g KCl溶于30 g 2 M的盐酸中,当搅拌至均一溶液后,逐滴加入2.08 g正硅酸乙酯(TEOS),并强烈搅拌30 min。静置24 h 后,把所得混合物转移至带聚四氟乙烯衬套的不锈钢反应釜中,100 °C晶化24 h。自然冷却后,经抽滤,反复洗涤,在烘箱中过夜烘干。 三维介孔二氧化硅材料SBA-16的制备 在45 °C下,将4.0 g F127和8.0 g浓盐酸(37 wt%)溶于192 g蒸馏水中。在搅拌均一后,加入12.0 g 正丁醇,并强烈搅拌1 h。逐滴加入18 g正硅酸乙酯(TEOS)后,在相同温度下搅拌24 h。将所得混合物转移至带聚四氟乙烯衬套的不锈钢反应釜中,100°C晶化24 h。自然冷却,经抽滤,反复洗涤,所得粉末样品在烘箱中过夜烘干。 MCM-41的合成 将4.38 g CTAB加入到含1.10 g NaOH的200 g蒸馏水中。室温搅拌使其完全溶解,逐滴加入5.21 g TEOS,并继续搅拌24 h。将混合物转移至带有聚四氟乙烯内衬的反应釜中,在110 °C条件下晶化24 h。所得产物抽滤后,用蒸馏水反复冲洗直至滤液呈中性,将产物干燥。 介孔二氧化硅分子筛KIT-6的制备

简述介孔材料及其应用-王丽萍

简述介孔材料及其应用 王丽萍 专业:化学 学号:2012110639 摘 要:本文综述简要介绍了介孔材料的发展历程、特点、合成原理以及方法。并 阐述了介孔材料在选择性催化、生物医药、新能源材料等领域的应用。又进而详细介绍了几种重要的介孔材料,并且对其特点、合成机理等进行了描述。 关键词 介孔材料 应用 SBA-15 PMOs 前言 介孔材料的比表面积大,结构长程有序,孔径分布狭窄并且连续可调,孔隙率高等特点,使得介孔材料可以轻易完成吸附、分离的工作,这是许多微孔沸石分子筛难以实现的。此外,介孔材料表面丰富的硅醇键使之非常适合成为主体材料进行金属、金属氧化物和金属有机化合物等客体材料在孔道内的组装,从而形成主客体介孔材料。其独有的表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应使之在诸多领域如催化、吸附、环保、光电、化学固定及酶分离等研究上取得了很大的进展。 一、介孔材料简介 按国际纯粹和应用化学协会(IUPAC)的定义,孔径小于2纳米的多孔材料称为微孔材料,孔径大于50纳米的多孔材料为宏孔材料,而孔径介于微孔与宏孔之间的多孔材料则称为介孔材料。 关于介孔材料的分类有两种方式,按照化学组成分类,可分为硅基和非硅基组成介孔材料两大类。按照介孔是否有序分类,可分为无序介孔材料和有序介孔材料。 二、介孔材料的发展 1992 年Mobil 公司的科学家们第一次报道了使用烷基季铵盐阳离子表面活性剂为模板,在水热条件下于碱性介质中通过-+I S 作用组装得到,最后溶剂萃取回收模板剂且成功合成M41S 系列介孔材料,此类材料具有较大的比表面积、孔道规则并且在纳米尺度内有序排列、具有无定形的孔壁原子尺度的孔壁中原子呈无序排列,从此标志着介孔材料的出现。1995年Pinnavaia 等人以长链烷基伯胺为模板剂在室温中性条件下合成出了介孔全硅分子筛HMS 系列,其具有六方结构但长程有序度不是很好,由于是在中性条件下合成的,有机模板剂和无机前驱体都不带电荷,相互之间的排斥力减小,能形成更厚的孔壁,水热稳定性较高。[1] 为了提高介孔材料的有序性,Pinnavaia 等人又利用非离子型表面活性剂与中性低聚硅

有序介孔材料的合成

?封面故事? 有序介孔材料的合成 赵东元教授 介孔材料具有高度有序的纳米孔道、超高的 表面积和丰富迷人的介观结构,在多相催化、吸 附分离、传感器、光电磁微器件、纳米器件等高新 技术领域具有广阔的应用前景,受到了人们的广 泛重视。介孔材料科学已经成为国际上跨化学、 物理、材料等多学科的热点前沿领域之一。 复旦大学赵东元教授课题组在有序介孔材 料的合成和结构研究领域取得了丰硕的成果。他们合成了一系列以复旦大学命名(F DU 系列)的新型介孔分子筛材料,被很多国际同行使用和研究。他们提出了普适的“酸碱对”路线,按无机物的酸碱性(p K a )大小进行反应配对,控制金属离子的水解,成功地合成了一系列高质量、热稳定的、大孔径的、高度有序的、各种组成的、多种结构的非硅介孔氧化物、混合氧化物、金属磷酸盐(硼酸盐)、混合金属磷(硼)酸盐等介孔分子筛。最近,他们又选用一种低分子量可溶性的酚醛树脂为高分子前驱体,商品化的三嵌段聚合物PEO 2PPO 2PEO 为模板,通过溶剂挥发诱导有机—有机自组装,制备了一类高有序度的高分子和碳介孔材料,分别命名为FDU 214(Ia 3d )、FDU 215(p 6m )和FDU 216(I m 3m )。采用PPO 2PEO 2PP O 型和PEO 2b 2PS 型嵌段共聚物为模板分别得到了介孔碳F DU 217(Fd 3m )和FDU 218(Fm 3m )。同时,利用水相下嵌段共聚物与酚醛树脂的有机—有机自组装,也成功地合成出了介孔碳材料(F DU 214,15和16),使得介孔碳的大批量制备成为可能。另外,通过控制条件还制备了介孔碳F DU 216单晶。在上述研究的基础上,他们还将有机—有机自组装方法,扩展到三元共组装体系,成功地合成出了有序介孔高分子—氧化硅和碳—氧化硅纳米复合材料,得到了具有开放孔道的有序介孔高分子和碳材料(见封面),打破了传统的硬模板合成的限制,推动了有序的碳介孔材料在吸附、分离、催化剂载体、电极材料和储氢等领 域的应用。该系列成果发表在《自然?材料》(N a tu re M a teria ls )、《德国应用化学》 (A nge w.Che m.In t .Ed )、《美国化学会志》(J.Am.Che m.S oc .)、《化学材料》 (Che m.M a ter .)等国际 权威刊物上,得到了国际相关领域的关注。 (复旦大学先进材料实验室) 1 51? 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. https://www.sodocs.net/doc/3c19044256.html,

介孔材料

介孔材料 化学系 0801 顾天宇 09 介孔材料是指孔径为2.0~50nm的多孔材料,如气凝胶、柱状黏土、M41S材料。按照化学组成分类,可分为硅基和非硅基两大类。按照介孔是否有序分类,可分为有序和无序介孔材料。 介孔材料的制备主要有模板法、水热法、溶胶- 凝胶法等几种方法。 模板法: 1)阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂作模板剂,在介孔材料制备中的应用较为普遍,常采用三甲基季铵盐(ATMA)为结构导向剂,在水热体系中用合成时,通过改变合成条件可得到不同结构的介孔材料。如Ch. Danumah等利用十六烷基三甲基氯化铵/十六烷基三甲基氢氧化铵和乳胶粒子作为模板剂,制备出具有中孔和大孔分层孔结构的硅基分子筛。使用长链烷基季铵盐阳离子表面活性剂合成出的介孔材料比较单一,通常仅限于M41S型类似结构的介孔分子筛,孔径只有2~5 nm,孔壁较薄,提高材料的水热稳定性是其应用开发研究的首要问题。闫欣等报道,以低聚季铵盐表面活性剂作为模板剂,在中性条件下,合成了结构高度有序的介孔硅铝酸盐材料MCM - 41。由于低聚表面活性剂的端基电荷密度高、CMC值小、在水中的自组装能力强,因而可以在低温、低表面活性剂浓度下合成有序性较高的介孔材料。 2)阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂主要是长链烷基硫酸盐、长链烷基磷酸盐和羧酸盐等,常用于合成具有阳离子聚合过程的无机材料,如金属氧化物介孔分子筛的制备。V. Luca等采用新的合成法,以价廉的十二烷基硫酸盐为模板剂,合成了具有蠕虫洞孔道的介孔二氧化钛。该法分两步进行,第一步是十二烷基硫酸钠与TiCl3在水溶液中反应生成十二烷基硫酸钛,第二步是将合成的十二烷基硫酸钛溶于无水乙醇中,加入钛酸异丙酯调节硫酸盐比,最后在一定的湿度和空气流速下可获得介孔二氧化钛。其热稳定性较差,但经改性后,可在300~400 ℃保持稳定。3)非离子表面活性剂由于非离子表面活性剂在溶液中呈中性,氢键被认为是介孔相形成的驱动力。长碳链伯胺是一类主要的非离子表面活性剂。H. Yoshitake 等用长链烷基(C 分别为10,12, 16和18)伯胺模板剂,合成出螺旋形孔道的介孔TiO2光催化剂,其孔径随模板剂碳链的增加呈非线性增大,比表面积可达 1 200 m2 /g。螺旋形孔道结构有利于反应物到达活性中心,从而改善了TiO2的光催化活性。4)混合表面活性剂这类模板剂通常是将离子型表面活性剂与非离子型表面活性剂进行混合,以发挥出其各自的优势,由此对胶束大小和形状进行控制, 以更好地控制介孔材料的形貌。M. M.Yusuf等以钛酸丁酯为钛源,盐酸为酸催化剂,以CTAC + PEG作为模板剂,制备

有序介孔磷酸锆的研究进展

综述专论 化工科技,2006,14(6):64~68 SCIENCE &TECHNOLO GY IN CHEMICAL INDUSTR Y 收稿日期:2006203203 作者简介:冯英俊(1982-),女,山东淄博人,山东轻工业学院硕士研究生,主要从事功能材料的研究。 3基金项目:山东省自然科学基金资助项目(Y 2002F20)。 有序介孔磷酸锆的研究进展 3 冯英俊,何 文,刘建安 (山东轻工业学院材料科学与工程学院,山东济南250100) 摘 要:简要阐述了磷酸锆材料的特点和应用发展现状,重点探索了有序介孔磷酸锆的制备方法及表征技术,对于磷酸锆材料研究及制备中存在的问题进行了归纳。 关键词:有序介孔材料;磷酸锆;介孔磷酸锆 中图分类号:TQ 134.1+2 文献标识码:A 文章编号:100820511(2006)0620064205 近几年,新型纳米材料的研究不断进入新的领域,纳米材料的研究涉及到凝聚态物理、化学、 材料学、生物学等诸多学科,多学科相互渗透、形成新的学科生长点,从而合成了许多全新的纳米材料[1,2]。磷酸锆类材料是近年逐步发展起来的一类多功能材料,既有离子交换树脂一样的离子交换性能,又有沸石一样的择形吸附和催化性能。同时又有较高的热稳定性和较好的耐酸碱性。这类材料以其独特的插入和担载性能而呈现广阔的发展前景,使得这类介孔材料的研究成为国内外的研究热点。有序介孔材料的合成早在20世纪70年代就已经开始,直到1992年Mobil 公司的MCM 241的介孔材料的报道才引起人们的广泛注 意,这也是有序介孔材料合成的真正开始,不久就开始合成磷酸铝材料的尝试,有关介孔磷酸锆的研究正处于方兴未艾的时期。磷酸锆介孔材料分为介孔磷酸锆与有序介孔磷酸锆,这种有序的结构具有规则的通道和大的比表面积呈现出诱人的应用前景。 1 有序介孔磷酸锆的制备技术 在制备方法上,目前众多专家学者采用多种方法制备这一新兴的有序介孔材料,总体来看,主要有以下几种:回流法、直接沉淀法、水热(或溶剂热)合成法、模板合成法等。 1.1 回流法 利用可溶性锆盐和磷酸或金属磷酸盐反应可制得磷酸锆胶状沉淀,并在磷酸中进行长时间回流,可制得层状晶体化合物α2ZrP ?H 2O 。回流法操作简单,对仪器要求不高,制备得到的磷酸锆晶体容易实现胶体化,有利于层柱磷酸盐的制备。WeiLiu 利用无机锆盐经过两步反应,制得形状规 则、热稳定性好的六角形磷酸锆[3]。D Car 2riere [4]、南昌大学化工系的罗美、郑典模和邱祖民 也采用此种方法[5]制备了热性能好且结晶度良好的磷酸锆介孔材料。图1是用回流法制备的有序介孔磷酸锆的SEM 2电镜照片,从图1可以清楚地看到磷酸锆的层状结构及介孔的有序排列。 图1 有序介孔磷酸锆的SE M 电镜照片 1.2 水热晶化及溶剂热合成法 中国科技大学的张蕤、胡源、宋磊等人采用水热法成功制备了磷酸锆的层状材料[6]。此材料 结晶度好,晶体为规则的六边形薄片状,具有较高的热稳定性。此外,采用无水乙醇代替水做溶剂,

介孔材料

模板法制备介孔碳 介孔材料是近年来国际上跨学科的研究热点之一,其在催化、吸附、光学器件和生物医药等领域中有着许多潜在的应用价值。本论文讲述了介孔碳的定义,分类及其液晶模板机理、电荷匹配机理、电作用模型、棒状自组装模型、层状折皱模型五种合成机理。介绍了介孔材料的常见的表征手段,又通过实例简单的概述了一些介孔材料的制备方法。介孔材料作为一种新兴热门碳,本论文又展望了它的未来前景。 1.1介孔材料的定义 介孔材料是指孔径介于2-50nm,具有显著表面效应的多孔碳。由其定义可知,介孔材料不仅指孔径大小和纳米尺度,孔隙率和表面效应也是一个重要参数。介孔材料的平均孔径和孔隙率可在较大范围内变化,这取决于所研究的与表面有关的性能。对于具有介观尺度孔径2-50nm的介孔固体,对应的临界表面原子分数大于20%,其最小孔隙率必须大于40%。一般,平均孔径越大,最小的孔隙率也越大。纳米颗粒复合的介孔碳的复合体系,是近年来纳米科学应用性越来越引人注目的前沿领域。例如,在水的净化处理中采用复合介孔碳可使净化效率大大提高,光电碳中使用复合介孔碳有利于新功能的发挥等等。 1.2介孔材料的分类 按碳性质,介孔材料可分为纯介孔材料和复合介孔材料。按照化学组成分类,介孔碳一般可分为硅系和非硅系两大类。后者主要包括过渡金属氧化物、磷酸盐和硫化物等。由于它们一般存在可变价态,展示出硅基介孔材料所不能及的应用前景,但其热稳定性较差,煅烧时容易造成介孔结构塌陷,合成机理也不完善,因此对它的研究不如硅基介孔材料活跃。按照介孔是否有序,介孔材料可分为无定形(无序)介孔材料和有序介孔材料。前者如普通的SiO2气凝胶、微晶玻璃等,孔径范围较大,孔道形状规则;后者是以表面活性剂形成的超分子结构为模板,利用溶胶-凝胶工艺,通过有机物和无机物之间的界面定向导引作用组装成一类孔径约在1.5-30nm,孔径分布窄且有

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