《陶瓷学报》
JOURNAL OF CERAMICS
第31卷第2期2010年6月
Vol.31,No.2Jun.2010
文章编号：1000-2278（2010）02-0199-04
MCM －４８介孔分子筛的合成与表征
潘健民1,2
成岳3
魏运洋1
（１．南京理工大学化工学院，南京：２１００９４；２．上海工程技术大学化学与化工学院，上海：２０１６２０；
３．景德镇陶瓷学院材料学院，景德镇：３３３４０３）
摘要
采用正硅酸乙脂作为硅源，十六烷基三甲基溴化铵作为模板剂，采用摩尔配比为n (SiO 2)∶n (CTAB)∶n (H 2O )∶n (NaOH)=1∶0.45∶60∶0.48，通过水热合成方法合成了MCM-48分子筛，通过用XRD 、TEM （EDS ）、DTA/TG 、FT-IR 、N 2吸附脱附等对合成的样品进行了表征，经过BET 算法得到的比表面为698.0693（m 2/g ），平均孔径3.46142nm 。关键词水热合成，MCM-48介孔分子筛，N 2吸附等温线，表征中图分类号：ＴＱ１７４．７５文献标识码：Ａ
１前言
在种类繁多的介孔分子筛中，立方相MCM-48分子筛具有2～3nm 的均一孔径和良好的长程有序性，特别是其三维孔道结构有优良的传输性能，满足最小面螺旋结构，不易造成吸附分子移动的障碍[1-3]。从吸附剂和催化剂角度着眼，MCM-48材料更具有发展潜力，在化学中可作为吸附剂、催化材料和主体材料来合成新型的电子迁移光敏剂、半导体材料、碳纤维、非线性光学材料等，因而研究立方相MCM-48也显得极为重要[4-5]。
２实验
２．１实验药品和仪器
硅溶胶（SiO 225%，ρ=1.15，上海第二试剂厂），十六烷基三甲基溴化铵（AR,上海青析化工科技有限公司），氢氧化钠（AR,上海久亿化学试剂有限公司），盐酸（AR,上海久亿化学试剂有限公司），硝酸亚铈（AR,上海青析化工科技有限公司）、无水乙醇（AR,上
海久亿化学试剂有限公司），亚甲基蓝（上海三思试剂
有限公司）。
合成的分子筛样品用德国Bruker 公司的D8-ADVANCE 型X-Ray 仪(Cu K α辐射，管压40kV ，管电流30mA ，扫描区间2θ在2～10°，扫描速度2°/min)鉴定合成分子筛结构类型，用日本电子公司的JEM-2010透射电镜进行形貌和EDS 分析，用美国热电公司的Nicolet5700型红外分析仪进行FT-IR 的比较分析，用美国的ASAP2020M BET 吸附仪测定N 2吸附/脱附等温线测定。２．２ＭＣＭ－４８的合成
称取0.48g NaOH ，溶解于27.00g 去离子水中，再加入4.10g 十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，并维持体系于35℃下恒温磁力搅拌至CTAB 完全溶解，稍微冷却后，用移液管缓慢滴加5.3mL 硅溶胶(SiO 2)，激烈搅拌30min ，得到n (SiO 2)∶n(CTAB)∶n(H 2O)∶n(NaOH)=1∶0.45∶60∶0.48的合成液。将反应液转入聚四氟乙烯内胆的不锈钢反应釜中，在100℃下静止晶化4d 后，过滤，用去离子水洗涤至中性后，在80℃下干燥，得到MCM-48原粉。将样品置于箱式电阻炉中，升温速度2℃/min ，在550℃下保温
收稿日期：2010-01-27
基金项目：上海市科委重点项目（编号：071605122）通讯联系人：潘健民，E-mail:panjianmin6674@https://www.doczj.com/doc/f93285777.html,
图３Ｃｅ－ＭＣＭ－４８介孔分子筛的红外光谱
Fig.3FTIR spectra of MCM-48:(a)CTAB,(b)MCM-48
and (c)Ce-MCM-48calcined at 550℃
表１ＭＣＭ－４８分子筛的ＥＤＳ分析Tab.1EDS analysis of MCM-48
Element 0Na Al Si Totals Weight%67.40 2.03 1.8742.10113.40Atomic%
71.77
1.51
1.18
25.54
100.00
图１煅烧后的ＭＣＭ－４８的ＸＲＤ衍射图谱
Fig.1XRD of calcined MCM-48
图２ＭＣＭ－４８分子筛的透射电镜Fig.2TEM images of MCM-48
6h ，去除模板剂，煅烧后得MCM-48。
３分析与讨论
３．１ＭＣＭ－４８的ＸＲＤ、ＴＥＭ和ＥＤＳ分析
图1为合成样品MCM-48的XRD 图谱。从图中可见，具有MCM-48介孔分子筛典型的特征衍射峰，这与文献[6]报道的纯硅MCM-48图谱一致，表明该样品具有极好的结构有序性和立方结构。这就表明MCM-48介孔分子筛的结晶度高。结晶度的好坏直接影响材料的性能，因为只有分子筛的结晶部分才具有选择性吸附和催化性能。
图2是合成样品的TEM 图。图2(a)可以明显看到样品颗粒发育完整，表明样品具有较好的介孔特征结构，可以证明是MCM-48介孔分子筛。图2(b)是MCM-48样品[100]面孔结构，具有较好的孔径结构，可以证明是MCM-48介孔分子筛结构。
表1是MCM-48介孔分子筛对应的EDS 分析情况。从中可以看出，合成的MCM-48分子筛是由硅、
铝、氧和钠组成的铝硅酸盐。图3给出了(a)CTAB 、(b)MCM-48和(c)煅烧550℃后的MCM-48的FT-IR 光谱。由图3(a)可见，445、725、956、1150、1270、1480、1780、2030、2160、
2360、2640、2840、2900、3020、3340cm -1是CTAB 的特征红外谱峰；图3(b)是样品的红外光谱波数归属如下：460cm -1附近的吸收峰归属于硅氧四面体中硅氧键弯曲振动，
810cm -1附近的吸收峰为硅氧的伸缩振动，1080cm -1附近的吸收峰归属于硅氧四面体的反对称伸缩振动[7-8]；图3(c)是550℃煅烧后的MCM-48的FT-IR 光谱，在2900cm -1为C-H 三键的红外特征吸收峰，那是因为合成MCM-48分子筛中含有有机模板剂CTAB 的缘故，而图3(c)的2900cm -1不存在C-H 三键的红外特征吸收峰是因为经过550℃煅烧后的MCM-48分子筛催化剂中有机模板剂CTAB
２
４
６８
１０
２Ｔｈｅｔａ／ｄｅｇｒｅｅ
０
５００１０００１５００２０００２５００３０００Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ
４０００３５００３０００２５００２０００１５００１０００５００
Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ／ｃｍ
－１
ａ
ｂｃ
图４ＭＣＭ－４８介孔分子筛的ＤＴＡ／ＴＧＡ图Fig.4DTA/TGA of MCM-48mesoporous zeolite
图５ＭＣＭ－４８介孔分子筛的Ｎ２吸附－脱附等温线Fig.5Nitrogen adsorption isotherms of the MCM-48
mesoporous zeolite
被焙烧掉的缘故。同时由于C 、H 、Br 的烧失，导致1080cm -1的吸收峰宽化，将970cm -1附近的吸收峰简并成为肩峰，在2900cm -1的吸收峰消失。３．３ＭＣＭ－４８的ＤＴＡ／ＴＧＡ分析
对于MCM-48分子筛的合成，采用CTAB 为模板剂，起着结构模板和导向剂的作用。使用前必须焙烧除去分子筛内的模板剂，打开分子筛孔道。
图4为MCM-48介孔分子筛的DTA/TGA 曲线。由图4可以看出，TGA 曲线存在2个质量损失区。
在室温到150℃之间的第一个质量损失段的损失量不大，这主要对应于样品孔道吸附水的脱除，相对应的DTA 曲线上在117.7℃有明显的吸热峰；在温度范围150～500℃之间，其质量损失比较大，达到79%，相对应的DTA 曲线上在271.8℃有一个大的吸热峰，主要是有机模板剂CTAB 的分解。图5的TGA 曲线可以看出，在模板剂CTAB 的焙烧去除过程中，在150℃左右开始失重，200℃失重明显增加，到500℃曲线趋于平缓，经计算总的失重86.868%。这表明模板剂CTAB 在分解时有比较大的失重。
从上述差热和热重分析可以看出，在模板剂焙烧过程中，尤其在200℃～400℃之间，控制低的升温速率，可使模板剂分解脱除缓慢，热物理化学性质变化小，可以避免分子筛孔道在焙烧阶段产生塌陷。３．４Ｎ２吸附等温线
图5为MCM-48介孔分子筛的N 2吸附等温线。N 2吸附等温线呈现Ⅱ型吸附等温线的特征，同时也证明合成的MCM-48分子筛的孔径比较均匀。采用BET 算法得到的比表面为698.0693（m 2/g ），平均孔径
3.46142nm ，孔径在介孔范围内。
４结论
用正硅酸乙脂作为硅源，十六烷基三甲基溴化铵作为模板剂，采用摩尔配比为n (SiO 2)∶n (CTAB)∶n (H 2O )∶n (NaOH)=1∶0.45∶60∶0.48，通过水热合成方法合成了MCM-48分子筛。通过用XRD 、TEM （EDS ）、DTA/TG 、FT-IR 、N 2吸附等对合成的样品进行了表征。结果显示，MCM-48具有较好的介孔分子筛的特征结构。
参考文献
1W.J.Roth.Facile synthesis of the cubic mesoporous material MCM-48:
Detailed
study
of
accompanying
phase
transformations.Adsorption,2009,15:221~226
2M.J.B.Souza1,A.O.S.Silva1,J.M.F.B.Aquino,et al.Thermal analysis applied to template removal from siliceous MCM-48nonporous material.Journal of Thermal Analysis and Calorimetry,2005,79:493~497
3A.Doyle and B.K.Hodnett.Stability of MCM-48in aqueous solution as a function of pH.Microporous and Mesoporous Materials,2003,63:53~57
4M.Bandyopadhyay and H.Gies.Synthesis of MCM-48by microwave-hydrothermal process. C.R.Chimie,2005,8:621~626
5L.D.Kong,S.Liu,X.W.Yan,et al.Synthesis of hollow-shell MCM-48using the ternary surfactant templating method.
ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ
ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ
ＲｅｌａｔｉｏｎｐｒｅｓｓｕｒｅＰ／Ｐ０
Ｖｏｌｕｏｎｅａｄｓｏｒｂｅｄ／ｃｍ３·ｇ－１（ＳＴＰ）
０．０
０．２０．４０．６０．８１．０
０５０１００１５０２００２５０３００３５０４００４５０－０．５
－０．４
－０．３－０．２－０．１０．０
ＤＴＡ／（ｕｖ／ｍｇ）ＴＧ／％
１０
２０３０４０５０６０７０８０９０１００
１１７．７℃
２７１．８℃
Ｔｅｍｐｅｒｔｕｒｅ／℃
０
１００２００３００４００５００６００７００
Microporous and Mesoporous Materials,2005,81:251~257
6H.Gies,S.Grabowski,M.Bandyopadhyay,et al.Synthesis and characterization of silica MCM-48as carrier of size-confined nanocrystalline metal oxides particles inside the pore system. Microporous and Mesoporous Materials,2003,60:31~42
7Romero A A,Alba M D,Zhou W and Klinowski J.Synthesis
and characterization of the mesoporous silicate molecular sieve MCM-48.J.Phys.Chem.B,1997,101:5294~5300
8Xu J,Luan Z,He H,Zhou W and Kevan L.A reliable synthesis of cubic mesoporous MCM-48molecular sieve,J.Chem. Mater.,1998,10:3690~3698
SYNTHESIS AND CHARACTERIZATION OF MCM-48
MOLECULAR SIEVE
Pan Jianmin1,2Cheng Yue3Wei Yunyang1
(1.Chemical Engineering Institute,Nanjing University of Science&Technology,Nanjing210094;2.College of Chemistry
and Chemical Engineering,Shanghai University of Engineering Science,Shanghai201620;3.Material school of
Jingdezhen Ceramic Institute,Jingdezhen333403)
Abstract
Using TEOS as silica source,cetyltrimethylammonium bromide as templating agent,MCM-48molecular sieve was synthesized with the molar ratio of n(SiO2):n(CTAB):n(H2O):n(NaOH)=1:0.45:60:0.48by hydrothermal synthesis method, synthesized samples were characterized by XRD,TEM(EDS),DTA/TG,FT-IR and N2adsorption-desorption,and the ratio surface area to volume is698.0693(m2/g),and the average pore diameter is3.46142nm through BET algorithm.
Keywords hydrothermal synthesis,MCM-48mesoporous molecular sieves,N2adsorption isotherm,characterization
Received on Jan.27,2010
Pan Jianmin,E-mail:panjianmin6674@https://www.doczj.com/doc/f93285777.html,
沸石分子筛及其复合材料新型合成方法研究进展 沸石分子筛作为离子交换材料、吸附剂、催化剂等，在化学工业、石油化工等领域发挥着重要作用。随着新材料领域和电子、信息等行业的不断发展，其使用范围已经跳出传统行业，在诸如新型异形分子筛吸附剂、催化剂和催化蒸馏元件、气体和液体分离膜、气体传感器、非线性光学材料、荧光材料、低介电常数材料和防腐材料等方面得到应用或具有潜在的应用前景。因此，沸石分子筛的制备方法也越来越受到人们的关注。 沸石分子筛传统的制备方法主要包括水热法、高温合成法、蒸汽相体系合成法等，但随着组合化学技术在材料领域应用的不断扩大，20世纪90年代末人们将组合化学的概念与沸石分子筛水热法结合，建立了组合水热法。将组合化学技术应用到沸石分子筛水热合成之中，加快了合成条件的筛选与优化。除此之外，气相转移和干胶法等新型制备方法也被提出并应用于实践，本文对这些方法进展进行简单概述。 1. 组合化学水热法 组合化学是一种能建立化学库的合成方法，其大的优势是能在短时间内合成大量的化合物，从而达到快速、高效合成与筛选的目的。水热法合成沸石分子筛及相关材料，要考察的因素比较多，包括多种反应原料的选择及配比、反应温度及反应时间等。使用组合化学法可以减轻实验工作量和劳动强度，大大提高工作效率。 ·石墨烯·分子筛·碳纳米管·黑磷·类石墨烯·纳米材料 江苏先丰纳米材料科技有限公司是国际上提供石墨烯产品很早的公司之一，现专注于石墨烯、
利用组合化学水热法制备沸石分子筛，设计了一种组合反应釜，即在圆形聚四氟乙烯片上钻100个小孔，然后在其上、下表面分别用不锈钢片夹紧，形成100个水热反应器，将不同配比的水热合成液分别置于各反应器中。在一定条件下，和传统水热法一样合成沸石分子筛。他们对Na2O-Al2O3-SiO2-H2O的四组分体系进行了考察，比较了使用传统的水热法和组合水热法的差别，证实了组合化学的高效性和快速筛选性。在此基础上，科学家对组合水热法进行了改进，设计出易于自动化X射线衍射测定的装置，并用这种方法对TS-1分子筛的合成配方进行了筛选。 组合化学水热法在分子筛的制备和无机材料合成方面已有一定的应用，但其应用还很有限。同时，要利用组合化学水热法，具备以下特点：（1）每次合成要产生出尽可能多的平行结果；（2）减少每组试样量；（3）增加合成与表征过程中的自动化程度；（4）实验过程与计算机充分结合，提高实验效率。 2. 气相转移法 2.1 气相转移法制备分子筛粉末 气相转移法可用于制备MFI、FER、MOR等结构的沸石分子筛。Zhang等利用气相转移法合成了ZnAPO-34和SAPO-34分子筛，证明水是气相法合成磷铝分子筛不可缺少的组分。后来，也有人利用气相法合成了AFI和AEI的磷铝分子筛，验证了水在合成过程中的作用。在n(P2O5)/n(Al2O3)=1时，分别用三乙胺和二正丙胺与水作为模板剂合成了AlPO4-5和AlPO4-11分子筛。 ·石墨烯·分子筛·碳纳米管·黑磷·类石墨烯·纳米材料 江苏先丰纳米材料科技有限公司是国际上提供石墨烯产品很早的公司之一，现专注于石墨烯、
有水热合成、水热转化和离子交换等法： ①水热合成法用于制取纯度较高的产品，以及合成自然界中不存在的分子筛。将含硅化合物（水玻璃、硅溶胶等）、含铝化合物（水合氧化铝、铝盐等）、碱（氢氧化钠、氢氧化钾等）和水按适当比例混合，在热压釜中加热一定时间，即析出分子筛晶体。合成过程可用下式表示： 工业生产流程中一般先合成Na-分子筛，如13X型与10X型分子筛的合成（见图）。在水热合成过程中添加某些添加剂可以改变最终产品的结构,如加入季胺盐可得到ZSM-5型分子筛。 分子筛 ②水热转化法在过量碱存在时，使固态铝硅酸盐水热转化成分子筛。所用原料有高岭土、膨润土、硅藻土等，也可用合成的硅铝凝胶颗粒。此法成本低，但产品纯度不及水热合成法。 ③离子交换法通常在水溶液中将Na－分子筛转变为含有所需阳离子的分子筛，
通式如下： 式中 Z-表示阴离子骨架，Me+表示需交换的阳离子，例如NH嬃、Ca2+、Mg2+、Zn2+等,原料通常为氯化物、硫酸盐、硝酸盐。溶液中不同性质的阳离子交换到分子筛上的难易程度不同，称为分子筛对阳离子的选择顺序，例如：13X型分子筛的选择顺序为Ag+、Cu2+、H+、Ba2+、Au3+、Th4+、Sr2+、Hg2+、Cd2+、Zn2+、Ni2+、Ca2+、Co2+、NH嬃、K+、Au2+、Na+、Mg2+、Li+。常用下列参数表示交换结果：交换度，即交换下来的Na+量占分子筛中原有Na+量的百分数；交换容量,为每100克分子筛中交换的阳离子毫克当量数；交换效率，表示溶液中阳离子交换到分子筛上的质量百分数。为了制取合适的分子筛催化剂，有时尚需将交换所得产物与其他组分调配，这些组分可能是其他催化活性组分、助催化剂、稀释剂或粘合剂等，调配好的物料经成型即可进行催化剂的活化。
多孔材料合成及表征
多孔材料合成及表征
(Porous Materials: Synthesis and Characterization)
——概述
肖强
Applied Catalysis, Institute of Physical Chemistry
催化与多孔材料
催化
——催化剂和反应物均为气相或液相 均相催化 ——催化剂为固态物质，反应物是气态或液态 非均（多）相催化 酶催化
非均（多）相催化剂（载体）
沸石分子筛 活性炭 多孔Al2O3 多孔硅胶 非均相相催化剂绝大多数是多孔材料或以多孔材料为载体制备的
2
多相催化与吸附
H2
多相催化过程
吸附 活化 过渡态 脱附 产物
Ni Ni
H
H
Ni
Ni
Ni
凡气固多相催化反应，都包含吸附步骤。在反应过程中，至 少有一种反应物参与吸附过程。多相催化反应的机理与吸附 的机理不可分割。
吸附现象(adsorption) 多孔材料
3
多孔材料(porous materials)
sponge
foam
sand
filter paper
zeolites
mesoporous materials
macroporous materials
4
多孔材料特点
多孔性(porosity)
孔径可以从微孔到大孔
高比表面积(high specific surface area)
比表面积可高达2000 m2/g, MOF可达6000 m2/g！！
高吸附容量(high adsorption capability) 闭合孔 材料性质的多样性(versatile)
无机材料 有机-无机杂化材料 (metal-organic frameworks, MOFs) 有机高分子材料 ……
5
可接近孔
多孔材料研究进展 1前沿 根据国际纯粹化学与应用化学联合会的规定 1, 由孔径的大小, 把孔分为三类:微孔 (孔径小于 2nm 、介孔(2~50nm 、大孔(孔径大于 50nm ,如图 1所示。同时,孔具有各种各样的类型(pore type和形状(pore shape ,分别如图 2, 3所示。在一个真实的多孔材料中, 可能存在着一类, 两类甚至三类孔了。在这片概述中, 我们把多孔材料 (porous materials 分为微孔材料 (microporous materials、介孔材料 (mesoporous materials、大孔材料 (macroporous materials ,将分别对其经典例子、合成方法,及其应用予以讨论。
Figure 1 pore size Figure 2 Pore type Figure 3 Pore shape 2 多孔材料 2.1 微孔材料 (microporous materials 典型的微孔材料是以沸石分子筛为代表的。在这里我们要举金属 -有机框架化合物 MOFs (metal-organic frameworks 的例子来给予介绍。 MOF-52是这类材料中的杰出代表, 是 Yaghi 小组在 1999年最先合成出来的。以 Zn (NO 3 2·6H 2O 和对苯二甲酸为原料,通过溶剂热法合成了非常稳定(300℃,在空气中加热 24小时,晶体结构和外形保持不变、具有很高孔隙率(0.61-0.54 cm3 cm-3 、密度很小(0.59gcm 3的多孔材料 MOF-5。如图 4所示分别是 MOF-5的结构单元及其拓扑结构。在MOF-5中, Zn 4(O(BDC3构成了次级构筑单元 SBU(second building unit, SBU通过
第25卷第6期化学反应工程与工艺Vol25,No6 2009年12月Chemical Reaction Engineering and Technology Dec.2009 文章编号:1001-7631(2009)06-0538-07 中微双孔分子筛SBA215的合成 罗劭娟 奚红霞 陈汇勇 李 忠 夏启斌 (华南理工大学化学与化工学院,广东广州 510640) 摘要:采用P123(PEO20PPO70PEO20)为模板剂,正硅酸乙酯(TEOS)为硅源试剂,在强酸溶液中采 用水热晶化法合成中微双孔分子筛SBA215,并考察模板剂浓度、反应温度,离子导向剂和共溶剂对中微 双孔分子筛SBA215的影响。结果表明:控制合成温度可以精确调控SBA215的介孔孔径;引入离子导向 剂后合成的SBA215具有更好的介孔有序性;加入共溶剂N,N2二甲基酰胺(DMF)会破坏SBA215孔道 的有序性,孔壁变薄,但可以提高分子筛的比表面积和孔容,大幅度提高孔径;采用乙醇后处理分子筛 SBA215有利于保持分子筛骨架。合成中微双孔分子筛SBA215的合适条件为P123,TEOS,NaCl,HCl 与H2O物质的量之比0.017∶1∶1.5∶9.86∶137,反应温度40℃,P123自组装反应时间4h,与硅源组 装老化时间24h,晶化温度100℃,晶化48h,在此条件下得到高质量的中微双孔分子筛SBA215对苯吸 附量接近1000mg/g。 关键词:中微双孔分子筛;水热晶化法;形貌;吸附 中图分类号:TQ424.25;O641 文献标识码:A 中微双孔分子筛具有微孔与中孔双重孔道体系,微孔结构的存在大大提高了分子筛的吸附性能,而中孔孔径分布狭窄且可调,有利于大分子的多级反应,因此可用于重油的催化裂化、水质净化[1]、汽车尾气处理[2],酶和蛋白质固定与分离[3,4]、药物控释[5]等领域,而且可作为选择性吸附材料,用于脱除挥发性有机化合物(VOCs)[2,6],此外,在新材料加工及合成领域中,SBA215亦可作为介孔炭材料[7],功能材料[8]以及传感器材料等[9]。赵东元等[10]在酸合成体系中利用双亲性非离子高分子表面活性剂为模板剂合成出不同于M41S类型的介孔材料SBA215。SBA215为高有序程度的平面六方相,500℃焙烧后得到多孔材料,也可以通过溶剂萃取除去聚合物模板剂。由于SBA215的介孔孔径较大,所有样品的低温氮气吸附等温线都含有H1迟滞环。S BA215的热稳定性高于900℃,在除去模板剂之后具有较高的热稳定性(耐高温)和水(冷水或热水)稳定性。SBA215分子筛的耐酸性和水热稳定性与介孔分子筛相比有所提高,但与沸石分子筛相比还有一定的差距,如何进一步提高S BA215的耐酸性和水热稳定性成为各国科学家研究的热点。国际著名的分子筛化学家Davis[11]指出,以组装为特征的多级孔分子筛材料的成功制备和多样化模式将在更多的领域具有广阔的应用前景。本研究考察了中微双孔分子筛S BA215合成条件,探索中微双孔分子筛S BA215合成的合适路线,为分子筛的多级组装和晶化孔壁提供基础。 1 实验部分 1.1 中微双孔分子筛 以三嵌段共聚物P123(PEO20PPO70PEO20,平均分子量为5800,Aldrich)为模板剂,正硅酸乙酯(TEOS)为硅源试剂,采用水热合成的方法制备中微双孔分子筛SBA215。合成步骤如下:称取一定量的P123放入锥形瓶中,加入25mL去离子水,在一定的温度下剧烈搅拌,依次缓慢加入 收稿日期:2009206219;修订日期:2009211217 作者简介:罗劭娟(1985-),女,硕士研究生。奚红霞(1968-),女,教授,通讯联系人。E2mail:cehxxi@https://www.doczj.com/doc/f93285777.html, 基金项目:国家自然科学基金(20536020;20876061);863计划(2006AA06A310)
2 银川能源学院 工业催化 学生姓名席坤 学号 1310140108 指导教师王伟 院系石油化工学院 专业班级能源化工1302班 微孔分子筛催化剂的制备及应用 （银川能源学院能源化工1302班1310140108 席坤） 摘要：微孔分子筛具有表面积大、水热稳定性高、微孔丰富均一、表面性质可调等性能,被广泛地用作催化剂。分子筛作为催化剂常应用在石油化工、有机中间体的合成和物质的分离中。本文主要是简述了一下微孔分子筛催化剂及对微孔分子筛的改进方法和分子
筛催化剂在不同反应中的应用。 关键词：催化剂；微孔；分子筛；应用 一、引言 分子筛是一种具有立方晶格的硅铝酸盐化合物，具有均匀的微孔结构，这些孔穴能把比其直径小的分子吸附到孔腔的内部，并对极性分子和饱和分子具有优先吸附能力，因而能把极性程度不同，饱和程度不同，分子大小不同及沸点不同的分子分离开来，即具有“筛”分子的作用，故称分子筛。根据形成的孔径的大小，国际纯粹与应用化学协会（IUPAC）定义：微孔（小于2nm），介孔（2～50nm），大孔（大于50nm）三类。自1756年，瑞典科学家 A.F.Cronstedt 在研究矿物时发现了最早的天然沸石分子筛到现在通过各种方法合成的新型分子筛，人们已经从结构，性质，作用原理等各个方面全面认识了分子筛。根据不同的需要合成具有不同功能的分子筛材料，不同种多性能的分子筛被越来越多的人研究[1]。因此分子筛也不再局限于由硅氧四面体和铝氧四面体组成的阴离子骨架硅铝酸盐体系 ,而是泛指一类具有规则孔结构的结晶无机固体。这些具有新型组成和结构的分子筛进一步扩大了微孔分子筛的应用和发展空间。分子筛作为催化剂特别具有活性高，选择性好，稳定性和抗毒能力强等优点。近年来，它作为一种化工新材料发展得很快，应用也日益广泛。特别是在石油的炼制和石油化工方面作为工业催化剂发挥了很重要的作用[2]。 二、微孔分子筛的合成方法[3] 传统的微孔分子筛合成方法有：水热体系合成法，非水体系合成法，蒸汽相体系合成法，干粉体系合成法，微波法，高温焙烧法，向导剂法等等。 1、水热体系合成法 又称水热晶化法，是将硅源、铝源、碱(有机碱和无机碱)和水按一定比例合，放入反应釜中，在一定温度下晶化而制备沸石晶体。通常低硅铝比沸石是在低温水热体系中合成的，而高硅铝比的沸石于高温水热体系中合成。 2、非水体系合成法 非水体系合成法于本世纪八十年代初期由Bibbq和Dale[19]开创。它不以水为溶剂，而代之以有机物作为溶剂进行沸石的合成。开辟了一条沸石合成的新途径，并为沸石的固相转变机理提供了有力的佐证。 3、蒸汽相体系合成法 蒸汽相体系合成法区别于水热体系合成法和非水体系合成法，蒸汽相体系合成法是
CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2007年第26卷第2期 ·152· 化 工 进 展 介孔分子筛SBA –15的改性研究进展 张 微1， 2，徐恒泳2，毕亚东2，李文钊2 (1 哈尔滨师范大学化学系，黑龙江 哈尔滨150025； 2 中国科学院大连化学物理研究所应用催化研究室，辽宁 大连 116023) 摘 要：从金属改性、酸改性和氧化物改性三方面综述了介孔分子筛SBA-15的改性研究进展，重点介绍了SBA-15表面功能化后引入金属改性的方法。评述了金属纳米粒子的制备对改性的SBA-15催化剂催化性能的影响。 关键词：介孔分子筛；SBA-15；改性；催化剂 中图分类号：O 643.3 文献标识码：A 文章编号：1000–6613（2007）02–0152–06 Recent progress of modification of mesoporous silica SBA-15 ZHANG Wei 1， 2，XU Hengyong 2，BI Yadong 2，LI Wenzhao 2 (1 Department of Chemistry ，Harbin Normal University ，Harbin 150025，Heilongjiang ，China ；2 Laboratory of Applied Catalysis ，Dalian Institute of Chemical Physics ，Chinese Academy of Sciences ，Dalian 116023，Liaoning ，China) Abstract ：Mesoporous silica SBA-15 has excellent physicochemical characteristics and structure properties ，but it has no catalytic active sites because SBA-15 is composed of pure silica ，and needs to be modified to introduce catalytic active sites. The recent progress of modification of mesoporous silica SBA-15 is reviewed in terms of three aspects ，metal modified SBA-15 catalysts ，acid modified SBA-15 catalysts and oxides modified SBA-15 catalysts. The effect of metal nanoparticles preparation on the catalytic properties is discussed. Key words ：mesoporous molecular sieve ；SBA-15；modification ；catalyst SBA-15具有较大的孔径（最大可达30 nm ），较厚的孔壁（壁厚可达6.4 nm ），因而具有较好的（水）热稳定性，在催化、分离、生物及纳米材 料[1－ 6]等领域都有广阔的应用前景。因此，对介孔氧化硅材料SBA-15的研究备受关注。 在催化应用中，虽然SBA-15有着优良的物理化学性质和结构特点，但由于它是纯氧化硅介孔材料，没有催化活性，需要负载活性组分。借助SBA-15优良的物理化学性质和结构特点，通过负载活性组分对其进行修饰改性，使其具有催化活性，成为目前的研究重点。本文综述了SBA-15现阶段的改性研究进展。 1 SBA-15的改性原理 介孔氧化硅材料SBA-15表面含有3种硅羟基 [7] ：孤立的、孪式的（geminal ）和氢键的羟基。只有那些自由的硅羟基（孤立的硅羟基—SiOH 和孪 式的硅羟基=SiOH ）具有高的化学反应活性，氢键的硅羟基则没有化学活性，但氢键硅羟基受热可以转变成自由硅羟基。具有化学活性的硅羟基是介孔材料表面化学改性的基础，通过表面硅羟基与活性组分相互作用，把催化活性位引入孔道或骨架。 2 SBA-15的改性途径 对介孔分子筛SBA-15进行改性的方法大体可分为直接合成法和后合成法两大类。直接合成法是指在分子筛合成的同时完成改性过程，后合成法是指在分子筛合成之后再对其进行改性。按照SBA-15负载组分的不同对其改性研究，从金属改性的SBA-15系列催化剂、酸改性的SBA-15系列催化剂 收稿日期 2006–10–25；修改稿日期 2006–12–13。 第一作者简介 张微（1982—），女，硕士研究生。电话 0411–84379283。联系人 徐恒泳，研究员，博士生导师。电话 0411–84581234；E –mail xuhy@https://www.doczj.com/doc/f93285777.html, 。
多孔材料化学 引言 什么是材料？ 材料是可以用来制造有用的构件、器件或物品的物质。 ――师昌绪主编：《材料大辞典》p.58 材料是“具有一定性能的物质, 可以用来制成一些机器、器件、结构和产品” 美国科学院、美国工程院联合编写《材料：人类的需求》 综合起来较好的定义：材料是人类社会能够接受的、经济地制造有用器件的物质 材料的分类 按材料的组成分类 金属材料 钢铁材料、非铁材料、合金 有机高分子材料 天然的、合成的 无机非金属材料 陶器、瓷器、水泥、玻璃、耐火材料、新型陶瓷 复合材料 按材料的用途分类 结构材料：支撑件、连接件、传动件、紧固件等 功能材料：磁性材料、电子材料、信息记录材料、光学材料、敏感材料、能源材料、生物医学材料等 结构材料与功能材料的划分并不严格 按材料内部原子排列情况分类 晶态材料 非晶态材料 液态材料 气态材料 从材料尺度角度分类 三维材料 块体材料 二维材料 薄膜、涂层等 (金刚石薄膜、高温超导薄膜、半导体薄膜、耐磨涂层) 一维材料 纤维、晶须等 (光导纤维、高强纤维) 零维材料 粉体 新材料的发展方向 高性能化、高功能化、高智能化 复合化
极限化 仿生化 环境友好化 定义：材料化学是材料科学的一个重要组成部分，在化学学科中通常也称为“固体化学”。材料化学介绍的是从化学角度来进行材料科学研究所需要的基本知识。 研究内容 材料中原子、离子或分子的排列方式、不同组成间的化学反应等 材料制备工艺过程中的化学问题 材料的化学性质以及其他各类性质中的化学因素 材料的化学效能如何 材料的四要素 成份/结构、制备/合成、性能和使用效能及其关系 第一章绪论 1.1 什么是多孔化合物(多孔物质，多孔材料)？ 多孔化合物与以多孔化合物为主体的多孔材料，它们的共同特点是具有规则而均匀的孔道结构：孔道的大小、形状；孔道的维数、孔道的走向、孔壁的组成与性质。 孔道的大小尺寸是多孔结构中最重要的的特征。 根据国际纯粹和应用化学联合会(IUPAC)的定义，多孔材料（porous material）可按孔径大小分为三类： 小于2纳米为微孔(micropore); 2～50纳米为介孔(mesopore)，意思是介于微孔和大孔之间；大于50纳米为大孔(macropore)。 有时也将小于0.7nm的微孔为超维微孔，大于1μm的大孔为宏孔（macropore）。 以上分类是基于孔直径，或更随意一点地说为孔宽，其中介孔固体属于纳米材料领域的范围 1.2 多孔材料的发展历史 1756年瑞典科学家Cronsted发现第一种天然沸石（zeolite）—辉沸石(STI)以来,至今已发现的天然沸石有30多种。人工合成沸石的研究始于40年代,已有120多种不同结构的沸石分子筛问世... 多孔材料发展轨迹： 1. 天然沸石到合成沸石； 2. 低硅沸石到高硅沸石； 3. 从微孔到超大微孔； 4. 从超大微孔到介孔； 5. 从无机多孔骨架到有机多孔骨架。 1.3 多孔材料主要应用领域 ?吸附材料。用于工业与环境上的分离与净化、干燥等。 ?催化材料。用于石油加工、石油化工、煤化工领域中大量的工业催化工程的需要。
分子筛的合成、表征及性能研究
设计型化学实验 分子筛的合成、表征及性能研究 dd
分子筛的合成、表征及性能研究 分子筛材料，广义上指结构中有规整而均匀的孔道，孔径为分子大小的数量级，它只允许直径比孔径小的分子进入，因此能将混合物中的分子按大小加以筛分；狭义上分子筛是结晶态的硅酸盐或硅铝酸盐，由硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥键相连而形成。 分子筛按骨架元素组成可分为硅铝类分子筛、磷铝类分子筛和骨架杂原子分子筛。按孔道大小划分，小于2 nm称为微孔分子筛，2～50 nm称为介孔分子筛，大于50 nm称为大孔分子筛。按照分子筛中硅铝比的不同，可以分为A 型(1.5～2.0) ，X 型(2.1～3.0)，Y 型(3.1～6.0)，丝光沸石(9～11)，高硅型沸石(如Z S M－5) 等，其通式为：MO.Al2O3.xSiO2.yH2O，其中M代表K、Na、Ca等。商品分子筛常用前缀数码将晶体结构不同的分子筛加以分类,如3A 型、4A型、5A型分子筛等。4A型即孔径约为4A；含Na+的A型分子筛记作Na-A,若其中Na+被K+置换,孔径约为3A，即为3A型分子筛；如Na-A中有1/3以上的Na+被Ca2+置换,孔径约为5A，即为5A型分子筛。X型分子筛称为 13X（又称Na-X型）分子筛；用Ca2+交换13X分子筛中的Na+，形成孔径为9A的分子筛晶体，称为 10X（又称Ca-X型）分子筛。 A型分子筛结构，类似于NaCl的立方晶系结构，如将NaCl晶格中的Na+和Cl-全部换成β笼，并将相邻的β笼用γ笼联结起来，就会得到A型分子筛的晶体结构；X型和Y型分子筛结构类似于金刚石的密堆立方晶系结构，如以β笼这种结构单元取代金刚石的碳原子结点，且用六方柱笼将相邻的两个β笼联结，就得到了X和Y型分子筛结构；丝光沸石型分子筛结构，没有笼，是层状结构，结
介孔分子筛的表面修饰及其吸附性能研究
摘要 本研究通过采用碱性室温晶化法合成MCM-41分子筛，在水热条件下，探索了采用CTMAB（十六烷基三甲基溴化胺）作为模板剂、TEOS（正硅酸乙酯）作为硅源合成MCM-41分子筛的工艺条件，通过MCM-41分子筛的合成后采用XRD和红外光谱等手段对所合成的分子筛样品进行了表征分析。探索MCM-41和MCM-41-NH2在相同条件下对布洛芬的吸附效果。 结果表明：利用此方法能够很好地合成MCM-41分子筛，并对材料进行后修饰，上氨基官能集团，并在同等实验条件下用两种材料进行药物负载与缓释实验，实验结果表明MCM-41和MCM-41-NH2都有一定的药物负载能力。吸附效果经过修饰的MCM-41-NH2优与修饰前的。 关键词：MCM-41分子筛；MCM-41-NH2分子筛；布洛芬；合成；药物缓释
MCM - 41 surface modification of mesoporous molecular sieve and its adsorption performance Abstract Molecular sieve as one of a kind of important chemical materials, because of its neat, large specific surface area, porous water thermal stability, as well as the advantages of pore size is adjustable and is widely used in chemical, petrochemical and other fields. It can be used as a catalyst, absorbent, ion exchanger and other a variety of functional materials. This article USES the basic synthesis method of MCM - 41 molecular sieve, room temperature crystallization under hydrothermal conditions, explores the using CTMAB as template agent, TEOS as silicon source to synthesize MCM - 41 molecular sieve technology conditions, by using XRD and ftir methods for the synthesis of molecular sieve samples have been characterized. Explore the MCM - 41 and MCM - 41 - NH2under the same conditions of ibuprofen adsorption effect. Results show that this method can effectively synthesize MCM - 41 molecular sieve, the same condition after amination of MCM - 41 - NH2 adsorption effect is better than MCM - 41. While the release effect of the two materials is poor. Key Words：MCM - 41 molecular sieve; MCM - 41 - NH2molecular sieve; Ibuprofen；Synthesis; Drug release
多孔材料的制备 摘要：本文主要介绍利用模板法制备多孔材料。 关键词：多孔材料；模板 按照国际纯粹与应用化学协会（iupac）的定义，多孔材料可分为微孔材料、介孔材料和大孔材料[1]。 多孔材料的制备方法有模板法、微乳法及腐蚀法等。目前对于模板法的认识存在两个层次，即“狭义模板法”和“广义模板法”。“狭义模板法”是将具有特定空间结构和基团的物质—“模板”引入到基材中，然后将模板除去来制备具有“模板识别部位”的基材的一种手段；而“广义模板法”是通过“模板”与基质物质的相互作用而构筑具有“模板信息”基材的制备手段[2]。 模板技术可分为阴模技术和阳模技术。阴模技术是指在模板内部的微小空间(受限空间)内进行材料制备，阳模技术系利用具有规整均一外形的模板，通过前驱物种的堆砌、组装、定形，以及脱模处理来制备具规整孔结构的材料。 在模板法中模板剂的类型决定了所得孔的形貌,不同的模板剂作用的方式、机理差别都很大。模板剂主要包括：表面活性剂模板、嵌段共聚物模板、乳液模板、非表面活性剂有机小分子模板、细菌模板、胶晶模板等。 一、表面活性剂模板 表面活性剂是一种双功能的分子，包含亲溶剂（亲液）的端基和憎溶剂（憎液）的尾基（例如它们都是两性分子）。由于它们具有
两性性质，表面活性剂能够组合成高分子的排列。 人们可以通过表面活性剂在溶液中的浓度以及控制在合成过程 中的反应条件来调节孔的几何尺寸。依据表面活性剂端基的化学性能和电荷，可以将表面活性剂划分为：①阴离子型―表面活性剂亲水基团带有一个负电荷。例如硫酸盐、磺酸盐、磷酸盐和羧酸等； ②阳离子型―表面活性剂憎水基团带有正电荷；③非离子型―表面活性剂亲水基团及憎水基团均不带电荷。如聚合物（乙氧基氧化物）；④两性表面活性剂，但很少有关于它们应用的报道。 二、嵌段共聚物模板 含亲水基和疏水基的嵌段共聚物作为模板剂，可明显提高多孔材料的水热稳定性，且可以有效地调控多孔材料的结构与性能。这类模板剂主要是聚烷氧类嵌段共聚物，如聚环氧乙烯醚―聚环氧丙烯醚―聚环氧乙烯醚（epe）。利用这类模板剂合成出的氧化硅分子筛不但孔径可调，而且材料的形态也可控制，如可形成纤维状、面包圈状、香肠状和球形介孔材料。此外，新开发的嵌段共聚多肽模板剂能模仿自然界的硅蛋白。在中性溶液（ph＝7）及室温条件下，能使硅酸乙酯（teos）经水解、缩合反应后形成特定形态的氧化硅。这种方法首次突破了硅酸乙酯水解需要催化剂、酸或碱性条件下水解的局限，能在自然界的温和条件下形成氧化硅特定的结构，使仿生矿化越来越接近自然界中的生物模拟过程。 三、乳液模板 乳液模板法具有形式多样、适应性强、实施方便且多孔材料孔径
介孔分子筛的催化应用及前景 Xxx (xxxx大学,理学院,南京210000) 摘要：本文简要介绍介孔分子筛的定义、应用现状、现阶段分子筛作为催化剂的缺点及发展前景。 关键词：介孔分子筛；催化作用；应用 中图分类号：TQ324.9 文献标识码：A 文章编号：1000-0000（2013） 介孔分子筛，是指孔径在2～50 nm、孔分布均匀且具有规则孔道结构的无机多孔材料。通常以表面活性剂为模板剂，利用溶胶－凝胶、乳化或微乳化等化学过程，通过有机物和无机物之间的界面作用进行合成。由于孔径较大且可调节，适合于一些较大分子的催化转化；具有很大的比表面（≈ 1000m2/g），可以作为优良的催化剂载体，经过优化合成条件或后处理，具有很好的热稳定性和水热稳定性[1]。1992年Mobil科研人员报道了有序介孔材料 M41S的合成, 为制备介孔催化剂提供了基础[2]。 与微孔分子筛相比，介孔分子筛具有可调的、较大的孔径和大的表面积，可在催化材料和载体、传感器、吸附剂以及化学组装和分子器件等方面有着广泛的用途，但对材料均具有一些特殊属性的要求，如表面缺陷、界面性能、立体构型、电子密度和酸性等。纯氧化硅介孔分子筛因孔壁为无定型，因而水热稳定性较差；由于硅氧四面体为一电荷平衡体系，因此纯硅的骨架中晶格缺陷少，表面酸中心浓度低且酸性很弱；氧化硅不具有氧化还原性能等。因此纯硅的介孔分子筛通常不能直接用作催化剂，对介孔分子筛进行功能化改性，使其具有一定的催化活性。为此，国内外学者对此开展了大量的研究工作，包括对纯硅的分子筛进行杂原子取代、有机－无机嫁接（杂合）和负载化制备等。通过功能化制备，使其具有强酸中心或氧化还原中心，从而获得较高的催化活性。 1 介孔材料的应用现状 介孔分子筛现今的应用主要表现在作为酸中心的催化剂方面，介孔分子筛作为酸催化剂主要用于石油加工过程，由于MCM-41分子筛具有较大的比表面积和较高的吸附容量因而它对芳烃烷基化、烯烃齐聚及渣油裂化反应具有独特的催化性能，将它用于催化 Friedel-Crafts烷基化反应,对于大分子2,4-二叔丁基酚用肉桂醇的烷基化以及醇类和酚类的四氢呋喃烷基化中,小孔分子筛只有很低的催化活性,而在MCM-41介孔分子筛上的转化率则在60%以上，Corma等报道MCM-22对于短链烯烃与苯的烷基化反应也有很强的催化性能和选择性,与β沸石相比,它具有类似的活性和较好的稳定性。 对于酸催化的反应, 介孔材料的规则孔道使反应物和产物容易扩散, 减少不需要的连续反应及吸附造成的催化剂失活。这些特征在石油炼制、石油化工和有机合成领域总是很有用的。 Mobil公司提出利用MCM-22，MCM-36，MCM-49等介孔分子筛作为催化剂，在低碳烯烃间转化的骨架异构反应中,虽然MCM-22与ZSM-5相比，需要提高反应温度50℃才能获得较高的转化率，但由于MCM-22具有12元环和1.8nm的笼,可获得较少的烯烃和较多的C5饱和烃,直馏石脑油裂解过程中，和ZSM-5相比，在540℃和0.3MPa的条件下，MCM-41可获得更多的C5-C3烯烃(74%:54%)和较少的低碳气体和直链烃（11%:29%），而且它对异构烷烃的选择性特别高。
摘要 离子液体因为具有绿色环保、不易挥发、稳定性高以及结构设计性强等特点，最几年在合成碳材料中的应用引起了人们的广泛关注[1]。且因多孔碳材料质量轻，法及其相关表征。稳定性好，耐高温，耐酸碱，无毒性，吸附性好等优点而在多领域中被广泛应用。本文主要介绍的是以PEI(聚醚酰亚胺Polyetherimide)为原料制备离子液体前驱体并制得碳材料的方法。首先通过向原材料PEI中加入溴乙腈(BrCH2CN)制备离子液体前驱体，向得到的离子液体前驱体中加入二氰胺银[AgN(CN)2]进行阴离子交换反应，最后通过活化法得到多孔碳材料。这种方法的最大优点是有较高的碳产率。 关键词：离子液体、阴离子交换法、多孔碳材料
Abstract In recent years，the application of ionic liquid in the synthesis of carbon materials has aroused extensive attention because of its features, such as green, less volatile, high stability and structural design of characters. And because the porous carbon material with light weight, good stability, high temperature resistance, acid and alkali resistant, non-toxic and good adsorption, it has been used in many fields. This paper mainly introduces the PEI (Polyetherimide) prepared for ionic liquid precursors, methods of carbon materials and related characterization. First by PEI of raw materials to join bromoacetonitrile (BrCH2CN) of ionic liquid precursor preparation, obtained by ionic liquid precursor to join dicyanamide silver [AgN (CN) 2] by anion exchange reaction, the activation method of porous carbon materials. The greatest advantage of this method is that there is a high carbon yield. Keywords: Ionic liquid, anion exchange, porous carbon material.
介孔分子筛的应用研究进展 摘要：介孔分子筛是最近几年来引起人们关注的一种新型功能材料，它具有孔分布有序且孔径均匀等结构优点，所以它在催化反应、载体的制备、材料、吸附和分离等领域中有潜在的应用价值。本文主要综述了介孔分子筛的类型和特点，以及其在上述各领域中的应用，尤其介绍了介孔分子筛固体碱催化剂在有机合成中的应用，并对它再催化领域中的应用和价值做了展望。 关键词：介孔分子筛新型功能材料催化载体材料固定吸附和分离有机合成研究进展应用价值 Abstract Mesoporous molecular sieves , as a totally new functional material , has successfully caught a prodigious attention of researchers on chemical application and its major perspective. In terms of catalytic reaction , the preparation of carrier , material , adsorption and separation , it has a important latent application in the large molecule chemistry and the related processing technology. Based on a large number of reference , a brief review is presented on its development, classification and especially organic synthesis methods. Key words mesoporous molecular sieves ; applications ; catalytic reaction ; carrier ; new material ; adsorption and separation ; organic synthesis
无机新材料 多 孔 材 料 学院：环境与化学工程学院 班级：应用化学01班 姓名：乔梦茹 学号：41004010120
多孔材料 应用化学01班乔梦茹41004010120 摘要：多孔材料可分为金属和非金属两大类,也可细分为多孔陶瓷材料、高分子多孔材料和多孔金属材料3 种不同的类型。多孔金属材料又称为泡沫金属,作为结构材料,它具有密度小、孔隙率高、比表面积大等特点;作为功能材料,它具有多孔、减振、阻尼、吸音、隔音、散热、吸收冲击能、电磁屏蔽等多种性能。而且,多孔金属材料往往兼有结构材料和功能材料的双重作用,是一类性能优异的多用途材料。 关键词：多孔材料微孔材料制备应用 近年来 ,多孔金属材料已经在冶金、石油、化工、纺织、医药、酿造等国民经济部门以及国防军事等部门得到了广泛的应用。在材料科学研究中,永不改变的话题是探索新材料。人们注意到许多天然材料因其多孔的结构而具备优良的性能,因此,人们发展出了各种人造多孔材料。作为材料科学研究中较年轻的一员,多孔材料迅速成为近年来国际科学界关注的热点之一。 1、多孔材料的分类 多孔材料的重要特征是孔的种类和属性，具体包括孔道与窗口的大小尺寸和形状、孔道维数、孔道走向、孔壁组成等性质，可以按照不同标准来划分多孔材料的类型。国际纯粹和应用化学协会（IUPAC）以孔径尺寸为标准将多孔材料定义为三类：微孔材料、介孔材料、大孔材料。此外，多级孔材料（微孔-介孔、微孔-大孔、介孔-大孔）成为多孔材料研究的又一热点领域，是新一代材料的代表。 1、微孔材料： 微孔材料按照其结构和组成的特点可以分为沸石分子筛，类分子筛空旷骨架材料以及金属-有机骨架化合物（MOF）。 a)沸石分子筛 天然沸石是一类天然硅铝酸盐矿物，并且在灼烧时会产生气泡膨胀的类似沸腾的现象，因此将其定义为沸石。二十世纪四十年代，以Barrer R.M.为首的沸
Seminar-1
介孔分子筛SBA-15的研究进展
报告人：栾友顺 导 师：徐恒泳 研究员
2005.10
Dalian Institute of Chemical Physics Chinese Academy of Sciences
介孔分子筛研究的背景和意义
SBA-15的合成方法 SBA-15的化学改性 SBA-15在材料和生命科学领域的应用
Dalian Institute of Chemical Physics Chinese Academy of Sciences
介孔分子筛产生的背景和意义
9 传统的沸石分子筛，孔径均小于 2nm ，被称为微孔分子筛。该材料因 其规整的结构和分子大小的孔道尺寸 而具有特殊的择形催化性能,在石油化 工领域有广泛应用 9 但是工业需求不断增加和改变,一些较 大分子反应物不易进入其内表面,多数 在外表面反应,严重影响了催化反应活 性和选择性。 9 介孔分子筛（孔径为 2~50nm ），如 MCM 、 SBA 系列 , 在结构上该类分子 筛具有大的比表面和均一的孔道直径 分布,孔径在2～50 nm 范围可调变, 在 处理重油原料和分离、催化等方面具 有极大的实用价值。
Dalian Institute of Chemical Physics Chinese Academy of Sciences
介孔分子筛的分类
单位 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 合成方法
以阳离子型表面活性剂作为结构模板 剂,在水热条件下于碱性介质中通过S+ I - 作用组装得到，最后溶剂萃取回收 模版剂
举例 M41S系列
SBA－15〔 ,一种介孔硅基分子筛，具有高度有 Mobil公司 1〕 序的六边形直孔结构，其孔径可以在5～50 nm 范围内变化,以中性伯胺或非离子型表面活性剂与 且孔壁较厚(典型的在3 到9 Pinnavaia 课题 中性低聚硅前驱体采用基于氢键作用 HMS系列 nm) ,因此使得该材料具有更高的热和水热稳 [2 － 5 ] 的S I / N I 自组装过程合成介孔分子 组 筛 定性，是一种极具应用前景的材料 MSU系列
0 0 0 0
Stucky和赵东 元课题组〔6~8〕
采用三嵌段共聚物（如在酸性体 系采用P123 嵌段共聚物）作为有机 结构导向剂（模板剂）得到介孔分子 筛
SBA系列
Dalian Institute of Chemical Physics Chinese Academy of Sciences