介孔材料的合成.doc

根据国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)的规定,介孔材料是指孔径介于2-50nm的一类多孔材料。介孔材料具有极高的比表面积、规则有序的孔道结构、狭窄的孔径分布、孔径大小连续可调等特点,使得它在很多微孔沸石分子筛难以完成的大分子的吸附、分离,尤其是催化反应中发挥作用。而且,这种材料的有序孔道可作为“微型反应器”,在其中组装具有纳米尺度的均匀稳定的“客体”材料后而成为“主客体材料”,由于其主、客体间的主客体效应以及客体材料可能具有的小尺寸效应、量子尺寸效应等将使之有望在电极材料、光电器件、微电子技术、化学传感器、非线性光学材料等领域得到广泛的应用。因此介孔材料从它诞生一开始就吸引了国际上物理、化学、生物、材料及信息等多学科研究领域的广泛兴趣,目前已成为国际上跨多学科的热点前沿领域之一。 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