無鈉硅溶膠體系合成介孔二氧化硅材料的研究.pdf

1、論文綜述了近期無機介孔材料的合成及應用研究進展，選擇以無鈉硅溶膠為硅源、嵌段共聚物P123(EO20PO70EO20)和十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)為模板劑，采用水熱晶化法和超聲法合成介孔材料，重點討論了SBA-15介孔二氧化硅材料的水熱合成，對其影響因素如合成溫度、酸度、濃度、模板劑等進行研究，并借助XRD、TEM、N2吸附等方法對合成材料的結(jié)構(gòu)性質(zhì)進行了表征。研究表明： 1.SBA-15骨架結(jié)構(gòu)的形成和性質(zhì)與合成體系的溫

2、度、酸度、反應物濃度及輔助模板劑密切相關(guān)。以親水性無鈉硅溶膠為硅源、P123和CTAB為模板劑，在308～358K均可合成出結(jié)構(gòu)六方有序、孔道規(guī)則的SBA-15介孔材料。在308～358K溫度范圍內(nèi)合成產(chǎn)物的骨架結(jié)構(gòu)交聯(lián)度和孔徑隨溫度遞增，而333K下合成樣品的比表面積和孔容最大。 2.主模板劑P123是決定合成產(chǎn)物具有SBA-15無機介孔骨架結(jié)構(gòu)的根本因素。在保持HCl初始濃度一定的前提下，即使P123質(zhì)量分數(shù)低至0.45％仍

3、可合成出結(jié)構(gòu)高度有序的SBA-15，但在本實驗的合成體系中P123質(zhì)量分數(shù)在1.0～2.5％范圍內(nèi)為宜。 3.輔助模板劑有助于協(xié)調(diào)有機液晶模板與無機組分形成無機－有機復合物結(jié)構(gòu)。加入輔助模板劑CTAB或十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)有助于增強無機－有機復合物結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，有利于促進SBA-15無機介孔骨架的形成，并可拓寬合成溫度范圍。但輔助模板劑與主模板劑的比例須控制在一適宜范圍內(nèi)才能得到高度有序的六方SBA-15。 4.

4、以無鈉硅溶膠為硅源較低溫度(308K)下合成的樣品水熱穩(wěn)定性較差，而較高溫度(338～358K)下合成的樣品在沸水中處理12～24h后仍可較好地保持高度有序的介孔結(jié)構(gòu)。合成初產(chǎn)物未經(jīng)二次晶化處理前，低溫合成樣品骨架內(nèi)部結(jié)構(gòu)有序度較差，無定形成分相對較多；而較高溫度下合成的樣品骨架較為致密，交聯(lián)度高，提高合成溫度具有與二次晶化處理相似的效果。 5.酸度對形成SBA-15無機介孔骨架結(jié)構(gòu)影響顯著，以無鈉硅溶膠為硅源在較高溫度下合成S

5、BA-15須保證一定酸度，在中性和堿性條件下只得到無定形物質(zhì)或無沉淀生成。合成體系反應物總體濃度對合成產(chǎn)物結(jié)構(gòu)影響相對較小。 6.摻雜金屬鹽直接水熱晶化合成SBA-15，其產(chǎn)物結(jié)構(gòu)與全硅SBA-15相近，但采用混合溶膠法制備含鋁、鈦SBA-15結(jié)果并不理想，可能是由于混合溶膠均勻性差的原因阻礙了無機介孔結(jié)構(gòu)骨架的有序化。 7.以無鈉硅溶膠在低溫下合成MCM-41，產(chǎn)物未經(jīng)二次晶化處理前樣品骨架較為疏松，焙燒后部分骨架坍縮