介孔材料的合成.doc

介孔材料-分类按照化学组成分类,介孔材料一般可分为硅系和非硅系两大类。,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。、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。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(silicon-aluminophosphate,SAPOs)、架构中引入二价金属的铝磷酸盐(metal-substitutedAIPOs,MAPOs)已广泛应用于吸附、催化剂负载、酸催化、氧化催化(如甲醇烯烃化、碳氢化合物氧化)等领域。内表面积大和孔容量高的活性炭,由于具有高的吸附量以及可从气液中吸附不同类型的化合物等特性已成为主要的工业吸附剂。此外介孔碳制得的双电层电容器材料的电荷储量高于金属氧化物粒子组装后的电容量,更是远高于市售的金属氧化物双电层电容器。二氧化钛基介孔材料具有光催化活性强、催化剂载容量高的特点,其结构性能和表征方面的研究颇多。介孔材料-合成方法一般来说,介孔分子筛材料是构成分子筛骨架的无机物种在溶剂相中,在表面活性剂的模板作用下通过超分子自组装而形成的一类有序多孔材料。最常用的合成方法为水热合成法,其他的如室温合成、微波合成、湿胶焙烧法、相转变法及在非水体系中的合成也有一些报道圈。选择无机物种的主要理论依据是sol-gel化学,即原料的水解和缩聚速度相当,且经过水热过程等处理后提高其缩聚程度。根据目标介孔材料的骨架组成,无机物种可以是直接加入的无机盐,也可以是水解后可以产生无机低聚体的有机金属氧化物,如Si(OEt)4、Al(i-OPr)3等。 用于合成介孔分子筛材料的表面活性剂有很多种,但根据亲水基电性质的不同,大致可分为以下四类:①阴离子型,具有带负电的极性基因;②阳离子型,具有带正电的极性基因;③非离子型,极性基团不带电;④两性型,带两个亲水基团,一个正电,一个负电,如三甲基胺乙内醋CAPB(一端是带正电的四元胺基、另一端是带负电的梭基)等。一表面活性剂的极性头与无机物种之间的界面组装作用力是不同合成体系中形成介孔分子筛的一个共同点。合成路线的多样化可以通过改变两相界面作用力的类型(如静电作用、氢键作用或配位作用)或调变其大小(如调变胶束表面电荷密度一可以调节两相静电引力大小;调变反应温度可以调节氢键作用力大小)来实现。不同的无机物种和表面活性剂在不同的组装作用下可形成特定的合成体系,组装成具有不同结构、形貌和孔径大小的介孔分子筛材料。介孔材料-几个重要研究阶段介孔材料的合成始于1990年,Yanagisawa等将层状硅酸盐材料Kanemite与长链烷基三甲基胺(ATMA)在碱性条件下混合处理,发生离子交换作用,得到孔径分布狭窄的三维介孔氧化硅材料。这是最早发现的氧化硅介孔材料,但由于因其结构不够理想,当时并没有引起科学家们的注意。直到1992年Mobil公司的Kresge和Beck等报道成功地利用阳离子表面活性剂,-l0nm范围可调的新型M41S系列氧化硅(铝)基有序介孔材料,才为有序介孔材料的研究吹响了号角圈。1994年Stucky等合成了一系列含有笼结构的介孔材料,与合成M41S介孔材料相比,他是利用双链结构的表面活性剂在酸性条件下在室温或较低温度下短时间合成的。 1995年有关介孔材料的化学改性相继出现Es1。介孔材料的化学改性包括对骨架的掺杂及对孔道表面的修饰和功能化。对骨架的掺杂主要指在纯硅基介孔材料的骨架内引入Al3+,Ti4+,B3+等杂原子而赋予其酸、碱中心或催化活性点。介孔孔道表面功能化是制备介孔基主客体复合材料最广泛和有效的方法。例如,利用疏水性的物质进行改性能提高材料的水热稳定性,改善其对气体的吸附性能;利用具有催化性能的物质进行改性能开发出适用于特定化学反应的催化剂;利用琉基、硫醚基团改性的介孔材料可对Hg2+Pb2十等重金属离子进行吸附川。 有序介孔薄膜的成功合成于1997年由Brinker等阁率先报道。利用酸性的醇溶液为反应介质和挥发诱导自组装(EISA)工艺可以合成高质量的氧化硅介孔薄膜,这为介孔材料在膜分离与催化、微电子、传感器和光电功能器件等领域的应用开辟了广阔的前景。 1998年Zhao等首次报道利用非离子型的三嵌段共聚物合成了大孔径的SBA-15介孔材料,由于其具有较大的孔