硅基介孔材料报告

1、Page 2目录n 介孔材料的定义n 介孔材料的分类n 硅基介孔材料的合成方法n 硅基介孔材料的应用n 存在问题与展望Page 3多孔材料的分类多孔材料的分类微孔材料介孔材料大孔材料根据国际纯粹与应用化学协会的（IUPAC）定义Page 4n 多孔材料：固相与大量孔隙共同构成的多相材料对光电性能改变对光电性能改变机械性能的改变机械性能的改变 机械波及机械振动的机械波及机械振动的 传播性能的改变传播性能的改变吸附性能的改变吸附性能的改变选择渗透性选择渗透性Page 5定义：定义：以表面活性剂分子聚集体为模板以表面活性剂分子聚集体为模板, ,利用溶胶利用溶胶- -凝胶凝胶(sol(sol- -ge

2、l)gel)、乳化乳化(emulsion)(emulsion)、微乳化、微乳化(microemulsion)(microemulsion)等化学过程，通过有机等化学过程，通过有机物和无机物之间的界面作用组装生成的一类孔径在物和无机物之间的界面作用组装生成的一类孔径在2.O-50nm2.O-50nm之间、之间、孔径分布窄且具有规则孔道结构的无机多孔固体材料。孔径分布窄且具有规则孔道结构的无机多孔固体材料。特性比表面积大介孔孔径均一可调骨架结构稳定，易于掺杂其他组分颗粒外形丰富多彩内表面易于修饰水、热稳定性较好1000m2g-1Page 6硅基材料的发现n 1990年，日本早稲田大学黒田一幸教授。

3、最初的目的是制备层柱状分子筛，使用不同链长的烷基三甲基铵将水硅钠石的层撑开（65反应一周），结果发现在于有机铵交换的过程中，氧化硅层聚合生成三维具有“微孔”的氧化硅骨架，表面积约为900m2/g。MCM41发表后，重复，几乎没有差别。 他们与一个可以堪称为伟大的发明（或发现）失之交臂。n Mobil公司的科学家们于20世纪80年代末发现了有序介孔材料，早在1990年初就开始申请一系列专利，在他们最初的几个美国专利被标准之后（为公司确保其可能的商业价值），1992年下半年，科学家Kresge，Beck 等人在Nature上发表了他们著名的论文液晶机理合成有序的介孔分子筛 成功地合成出孔径在1.5

4、10 nm 范围内可变调的新型M41S 系列氧化硅高度有序的介孔材料，从而将沸石分子筛的规则孔径从微孔范围拓展到介孔领域。Page 7按照化学组成分类，介孔材料一般可分为硅系和非硅系两大类n 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。n 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。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。Page 8Diagram

5、HMS系列MSU系列123FDU系列456 SBA系列M41S系列ZSM系列Mobil公司合成的M41s系列，包括MCM-41，MCM-48，MCM-50;密歇根州立大学Pinnavaia 课题组合成密歇根州立大学Pinnavaia 课题组合成Stucky和赵东元课题组合成分子筛SBA系列：SBA-3，SBA-15，SBA-16;复旦大学赵东元教授课题组合成:FDU-1，FDU-5;美国爱荷华州立大学的Anton Petushkov等合成了一种可控制孔径大小的分等级的纳米晶体分子筛 Page 9有序介孔硅材料的合成过程示意图有序介孔硅材料的合成过程示意图 Page 10Functionaliz

6、ation of surface of mesopores by (a) post-synthesis grafting and (b) direct co-condensation methods using organoalkoxysilanePage 11（1）Adsorption performance of MCM-41 impregnated with amine for CO2 removal CO2作为温室效应气体的主要成分是造成全球变暖的的主要气体，在天然气和石油行业中，CO2的存在是腐蚀管道的重大隐患。 本文通过一定的方法合成出MEA（乙醇胺）-MCM-41和DEA（二乙醇

7、胺）-MCM-41两种介孔材料，通过实验证明对CO2的吸附效果很好，而且通过进一步的对比实验发现25wt%的MEA-MCM-41的循环利用效果十分出色。Kamarudin, K. S. N.; Alias, N./Fuel Processing Technology 106 (2013) 332337Page 12Page 13Page 14（2）Adsorption of toxic metal ion Cr(VI) from aqueous state by TiO2-MCM-41K. Parida et al. / Journal of Hazardous Materials 241 2

8、42 (2012) 395403本文研究了不同重量百分比的TiO2-MCM-41对重金属有毒离子Cr(VI)的吸附能力，证明该材料对Cr的去除有着十分优越的性能；同时，本文还研究了对吸附作用的几个影响因素，优化了吸附条件，如pH，温度，反应时间，初始Cr的浓度等，最终得出最佳吸附条件：20wt%TiO2-MCM-41，323K，pH=5.5作者拟合了Langmuir方程和Freundlich经验公式，从动力学上吸附遵循准二阶动力学系统。Page 15Page 16Page 17（3）新型功能介孔材料的合成及其对铅离子吸附性能研究Metallurgical Analysis，2012，32(10

9、)：4549 蒲秋梅1,3，任凤莲*1,3，谭爱喜2，江放明1,3(1中南大学化学化工学院，湖南长沙410083；2湖南出入境检验检疫局，湖南长沙410004；3有色金属资源化学重点实验室，湖南长沙410083)本文采用水热合成法，以十六烷基三甲基溴化铵为模板剂，正硅酸乙酯为硅源，2一巯基苯并噻唑为嫁接试剂，合成了新型功能介孔二氧化硅材料。以2一巯基苯并噻唑修饰的功能介孔材料吸附处理30 mgL的铅溶液，在pH值为5时，去除率达97.8以上，平衡吸附时间为20 min。利用该材料处理含铅废水，去除率达99.0以上Page 18n 从表1结果可知，处理后溶液中的铅离子残留浓度远低于国家综合污水排

10、放标准的1.0mgL，甚至可低于饮用水标准的0.01 mgL。能够在成分复杂的废水溶液中准确捕捉Pb2+离子，排除K+、Ca2+、Na+、Fe3+、Mg2+等无机离子和芳香烃有机物的干扰。且当MBT-MCM-41被做成吸附柱去除溶液中痕量铅离子时，饱和柱能够非常容易地被5.0 mL 1.2 molL的HCl溶液洗脱，回收率高于99。此外，用适当浓度的NaHCO3清洗吸附柱，至恢复中性时可以再次具备吸附能力。重复使用次数可达200次以上。Page 19Page 20（4）介孔分子筛的表面修饰及其对重金属离子的吸附性能研究n 4.1.1 修饰前后的MCM-41对Cu2+/Pb2+的吸附效率对比n 4.1.2 pH值对Cu2+/Pb2+吸附性能的影响n 4.1.3 吸附时间对Cu2+/Pb2+吸附性能的影响n 4.1.4 温度对Cu2+/Pb2+吸附