改善SBA-15介孔材料水热稳定性的简单溶剂热后处理方法

改善SBA-15介孔材料水热稳定性的简单溶剂热后处理方法邹成龙;沙观宇;顾海芳;黄曜;牛国兴【期刊名称】《催化学报》【年(卷),期】2015(36)8【摘要】A simple and effective approach is demonstrated to improve the hydrothermal stability of mesopo-rous SBA-15 zeolite via a post-synthesis treatment of organic solvents, such as cyclohexane, toluene and n-butanol, at 157 or 190 °C for 6–24 h. After hydrothermal treatment at 800 °C for 12 h in 100%steam, the treated SBA-15 retained a well-ordered mesostructure, and retained high surface areas of 192–281 m2/g. SBA-15 zeolite treated by cyclohexane at 190 °C for 24 h showed the highest hy-drothermal stability. The stabilization mechanism suggests that the solvothermal treatment has a significant promoting effect on dehydrating Si–OH groups in silica walls to form stable Si(OSi)4 from Si(OSi)2(OH)2 or Si(OSi)3OH groups. As a result, the wall defects after solvothermal treatment de-crease, and the stability of silica is improved remarkably. This promoting effect strongly depends on the solvent properties, treatment temperature, and precursors of SBA-15 zeolite. The treatment by a nonpolar and low boiling point organic solvent displays the highest promoting effect on the cal-cined SBA-15 zeolite. This approach is simple, has low energy consumption and has potential appli-cation in the laboratory and for industry to prepare hydrothermally stable well-ordered mesopo-rous SBA-15 zeolite.%提出了一种有效改善SBA-15介孔材料水热稳定性的简单溶剂热后处理方法. SBA-15材料经环己烷、甲苯和正丁醇等有机溶剂在157和190 oC密闭容器中分别处理6–24 h后,可呈现很好的水热稳定性.它们在800 oC经100%水蒸气处理12 h,依然能保持很好的有序介孔结构,比表面积可高达192–281 m2/g.其中,经环己烷190 oC溶剂热处理24 h的样品表现出最优的水热稳定性.溶剂热处理能显著提升材料孔壁中类似Si(OSi)2(OH)2和Si(OSi)3OH结构的Si–OH基间脱水,形成稳定的Si(OSi)4结构,从而有效减少了SBA-15材料孔壁的缺陷.由此,介孔材料的水热稳定性得到明显改善.溶剂热处理对SBA-15材料水热稳定性的这种提升作用与所用溶剂性质、处理温度以及SBA-15前驱体的类型密切相关.其中,以低沸点的非极性溶剂处理焙烧后的SBA-15材料表现出最好的稳定化效果.该方法具有简单、低能耗的特点,其在制备高水热稳定的有序硅基介孔材料上有很好的潜在应用价值.【总页数】8页(P1350-1357)【作者】邹成龙;沙观宇;顾海芳;黄曜;牛国兴【作者单位】复旦大学化学系，上海200433;复旦大学材料系，上海200433;复旦大学材料系，上海200433;复旦大学材料系，上海200433;复旦大学化学系，上海200433【正文语种】中文【相关文献】1.(NH4)2SiF6预处理改善SBA-15介孔材料的水热稳定性 [J], 宋明娟;邹成龙;牛国兴;赵东元2.适合SBA-15介孔材料工业化生产的改良方法 [J], 李艳荣;宋明娟;顾海芳;黄曜;牛国兴;赵东元3.新型介孔材料的热及水热稳定性 [J], 徐玲;关利国;阚秋斌4.具有高水热稳定性的有序介孔材料及制备方法 [J],5.梯度压力晶化法合成高水热稳定性的MCM-41介孔材料 [J], 沙观宇;黄曜;牛国兴因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

实验2介孔氧化硅SBA-15的水热法合成一、目的要求1．了解介孔材料的结构特点；2．掌握软模板法制备介孔材料的反应机理；3.掌握水热法合成介孔氧化硅SBA-15的方法；4．了解介孔材料的常规结构表征方法。

二、实验原理2.1介孔材料概述长期以来，多孔材料因其在工业催化、吸附分离、离子交换等许多领域的巨大影响一直吸引着众多研究者的目光。

随着时代的发展，多孔材料的应用范围已经扩展到生物、医药、电子、电镀、光学、传感、信息等诸多新兴领域。

时至今日，每年关于多孔材料的研究报道数以万计，其中包括新材料的开发，新的合成方法的开拓，以及对材料结构、组成和形貌控制等方面的研究；研究大多致力于提高材料的稳定性、实用性，以期拓宽材料的实际应用范围，使多孔材料可以更为经济环保地应用于工业或者日常生活之中。

在多孔材料中，介孔材料因其具有较大孔径、高比表面和优良稳定性等独特的性质而倍受关注。

根据国际纯粹与应用化学学会(IUPAC)的定义，多孔材料可以根据孔径的大小划分为三类：微孔材料(microporous materials, d < 2 nm)，介孔材料(mesoporous materials, 2 nm < d < 50 nm)，大孔材料(macroporous materials, d > 50 nm) [9]。

介孔的意思是介于微孔和大孔之间，所以介孔材料的孔径介于2~50 nm 之间。

介孔材料属于纳米材料领域的范畴，然而有时介孔材料的孔径可能会因为改变合成条件或经过修饰等原因而略小于2 nm,但是实际上材料的物理化学性质、制备方法、合成机理等等没有明显变化，因此这一类材料也被归属于介孔材料的范围。

2.2介孔材料的合成介孔材料的合成一般通过“模板法”进行；而常用的“模板”又被分为两类：“内模板”(endotemplate)和“外模板”(exotemplate),如图1所示［1］。

“内模板法”主要包括了“软模板法”(soft 1。

水热合成一锅法制备FePO4-SBA-15及其水热稳定性能王润琴;林荣和;丁云杰;刘佳;罗文婷;杜虹;吕元【期刊名称】《催化学报》【年(卷),期】2015(36)3【摘要】通过两种水热处理方式，即800 oC水汽条件和100 oC沸水处理，考察了一锅法制备的FePO4–SBA-15(OP)的水热稳定性.水热处理前后样品的结构变化通过小角X射线衍射和N2物理吸附表征.研究发现，经水热条件下原位生成FePO4修饰后的OP样品具有良好的水热稳定性，并且FePO4的担载量(5%和40%)对OP样品的水热稳定性几乎没有影响.这与文献报道的金属担载量会影响介孔材料水热稳定性的结果不同.此外，还对比研究了浸渍法制备的FePO4/SBA-15(IMP)和商品SBA-15的水热稳定性.结果表明，各样品水热稳定性由强到弱的顺序是OP>IMP>>SBA-15. OP和IMP样品水热稳定性优于纯硅分子筛SBA-15的原因可能是FePO4保护层能抑制介孔材料在水热环境下的结构塌陷. OP样品水热稳定性较IMP样品好的原因可能主要是由于OP样品中存在稳定的Si–O–Fe键和较多的微孔.%The hydrothermal stability of FePO4–SBA‐15 synthesized using a novel one‐pot hydrothermal method (OP) was systematically investigated usin g two methods:treatment with pure steam at 800 °C or with boiling water at 100 °C. The structural changes in the samples were monitored using small angle X‐ray diffraction and N2‐physisorption methods. It was found that the hydrothermal stabilities of OP samples remained high and showed little difference over the FePO4‐doping range 5–40 wt%. These results differ from previous reports that the loading ofheterogeneous metal at‐oms significantly influences the hydrothermal stability of the host ordered mesoporous material. For comparison, the hydrothermal stabilities of FePO4–SBA‐15 synthesized using an impregnation method (IMP) and commercially obtained SBA‐15 were also studied. The order of the sample hy‐drothermal stabilities wasOP>IMP>>SBA‐15. The formed FePO4 protective layers helped to pre‐vent mesostructure degradation during hydrothermal treatment, therefore modified samples showed superior hydrothermal stabilities compared with pure SBA‐15. The superior performance of OP samples over IMP samples is mainly attributed to the formation of stable Si–O–Fe bonds and more micropores in OP samples.【总页数】8页(P446-453)【作者】王润琴;林荣和;丁云杰;刘佳;罗文婷;杜虹;吕元【作者单位】中国科学院大连化学物理研究所洁净能源国家实验室筹，辽宁大连116023; 中国科学院大学，北京100049;中国科学院大连化学物理研究所洁净能源国家实验室筹，辽宁大连116023;中国科学院大连化学物理研究所洁净能源国家实验室筹，辽宁大连116023; 中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室，辽宁大连116023;中国科学院大连化学物理研究所洁净能源国家实验室筹，辽宁大连116023; 中国科学院大学，北京100049;中国科学院大连化学物理研究所洁净能源国家实验室筹，辽宁大连116023; 中国科学院大学，北京100049;中国科学院大连化学物理研究所洁净能源国家实验室筹，辽宁大连116023; 中国科学院大学，北京100049;中国科学院大连化学物理研究所洁净能源国家实验室筹，辽宁大连116023【正文语种】中文【相关文献】1.水热一锅法制备ZnS-SnS2复合光催化剂及其光催化性能研究 [J], 杨清雅;陈敏敏;李龙凤;张茂林2.水热一锅法制备ZnS-SnS2复合光催化剂及其光催化性能研究 [J], 杨清雅;陈敏敏;李龙凤;张茂林;3.一锅法水热制备Bi3O4Cl−BiOCl复合材料及可见光催化性能研究 [J], 罗洁茹;常飞;倪晶晶4.“一锅法”水热制备CuS/C复合材料及其在超级电容器中的应用 [J], 赵双生;应宗荣;杨佳佳;凡川5.三氟丙基修饰的二氧化硅膜制备、氢气分离及其水热稳定性能 [J], 洪志发;韦奇;李国华;王学伟;聂祚仁;李群艳因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

作者简介：王忠发 (1980-)，男，工程师，大专，现从事化工生产工艺技术工作。

收稿日期：2019-08-13水性聚氨酯(WPU )有许多其它材料所没有的优良性能，它具有挥发性，有机物含量低、良好的物理机械性能；较好的耐寒性、弹性[1~2]和高光泽；良好的耐有机溶剂等性能。

因此在涂料方面获得广泛应用。

从目前的研究来看，纯的水性聚氨酯(WPU )乳液自增稠性、耐水性能、耐热性能、机械强度差等。

而多元水性聚氨酯(WPU )的性能更为优越，是一种理想的材料。

水性聚氨酯的共混改性[3]就是指2种或者2种以上聚合物进行混合形成的混合物。

经共混后，各聚合物之间通过多种相互作用力，最后形成共聚物，使原来各聚合物的官能团的位置发生变化以及其结构也有一定程度的变化，因此通过简单的共混方法也可制备出性能优良的复合材料。

SBA -15的结构比较特殊，具有高度有序的孔状结构，是一种孔壁较厚(3~9 nm )，结构稳定[4~5]的介孔分子筛，应用非常广阔，当前主要运用于催化、分离、生物及纳米材料等领域。

将该聚合物穿过分子筛的孔道可以得到一类特殊的聚合物/分子筛复合材料。

在当今时代的快速发展中，科技在不断发展和创新，高分子材料在人们生活中应用是非常广泛的，水性聚氨酯(WPU )弹性体指分子结构中含有氨基甲酸酯基，性能介于橡胶与塑料之间的一类高分子合成材料[6~7]，它的性能在各方面都非常优良[8~9]，在轻工业、建筑、机械、纺织、运输、水利、医疗器材、体育等SBA-15介孔分子筛/水性聚氨酯复合材料耐热性研究王忠发(陕西金泰氯碱化工有限公司，陕西 榆林 718100)摘要：采用共混改性的方法将水性聚氨酯(WPU )和不同质量分数的SBA -15介孔分子筛进行混合得到复合材料。

同时，使用TEM 、SEM 、FT -IR 和TG 等方法对复合材料进行分析表征。

研究表明，得到的复合材料WPU/SBA -15的耐热性能比单一的水性聚氨酯的性能要高，且SEM 分析显示SBA -15介孔分子筛能够均匀分散在水性聚氨酯中。

磁性氧化铁改性SBA-15材料及其废水处理实验方案前言SBA15是属于介孔分子筛的一种，它的合成是近年来兴起的又一项重要化工技术，其在催化、分离、生物及纳米材料等领域有广泛的应用前景，而其水热稳定性高等优势为催化、吸附分离以及高等无机材料等学科开拓了新的研究领域。

可以预见的是，随着对于SBA15的研究不断深入，这项成果必然在化工领域有着新的突破。

介孔分子筛SBA-15在分离、催化及纳米组装等方面具有很大的应用价值，可是由于存在化学反应活性不高等内在的缺点，大大限制了它的实际应用范围。

为实现介孔分子筛SBA-15的潜在应用价值，依靠化学改性来提高它的水热稳定性和化学反应活性成为现在面临的主要研究课题。

化学改性包括对材料骨架的修饰以及对孔道表面的功能化。

由介孔材料的表面化学性质研究可知，介孔氧化硅材料表面的硅醇键具有一定的化学反应活性，这是表面化学改性的基础。

通过对SBA-15表面有意识地进行各种不同的修饰，来满足现实应用中的不同要求。

1 实验仪器与试剂1.1 实验仪器50ml烧杯电子天平量筒马弗炉烘箱恒温水浴锅磁力搅拌器碱式滴定管带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜小角度X射线粉末衍射仪（XRD)透射电子显微镜(TEM) 振动样品磁强计(VSM)1.2 实验试剂去离子水非离子型嵌段聚氧乙烯醚-聚氧丙烯醚-聚氧乙烯醚(P123) 正硅酸乙酯(TEOS) 2mol/LHCl 硝酸铁溶液(分析纯) 标准苯酚溶液(分析纯)标准碳酸钠溶液(分析纯)2实验步骤2.1 SBA-15的制备以P123为模板，正硅酸乙酯(TEOS)为硅源，在酸性条件下合成纯硅SBA-15，其原料摩尔组成为P123:HCl:H2O:TEOS=0.017:5.88:197:1.具体合成步骤如下：称取2gP123与60ml 2mol/L的HCl和15mlH2O，在室温下搅拌使其溶解，然后加入4.25gTEOS，在38℃下搅拌1h，转入带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜，在100℃烘箱中静置晶化4h，冷却后抽滤，并用去离子水反复洗涤，40℃烘干后得到SBA-15样品原粉，550℃下焙烧1h得到纯硅的SBA-15介孔分子筛.2.2 Fe2O3/SBA-15样品制备称取一定量的SBA-15与Fe(NO3)3等体积浸渍1h，放入100℃烘箱静置晶化4h，然后等分为三份，分别在450℃、550℃、650℃下焙烧1h得到三种Fe2O3/SBA-15样品.2.3 Fe2O3/SBA-15的重复使用次数测定称取0.1g Fe2O3/SBA-15于一个50ml烧杯中再加入标准苯酚溶液20ml进行吸附，过一段时间后取出放入烘箱烘干后用磁铁进行解吸，解吸完后用被脱去Fe2O3的SBA-15按2.2步骤重新吸附上Fe2O3，然后再进行苯酚吸附和磁铁解吸实验.重复进行以上操作直至磁铁不能吸出Fe2O3粉末为止。

功能化有序介孔材料SBA-15的控制合成及其应用研究功能化有序介孔材料SBA-15的控制合成及其应用研究引言：功能化有序介孔材料SBA-15是一种具有颇高研究及应用价值的材料，其独特的孔道结构和表面性质赋予其出色的催化、吸附、分离等功能。

本文旨在介绍SBA-15的合成方法及其在催化和吸附领域的应用研究。

一、SBA-15的合成方法：SBA-15是一种有序排列的介孔材料，其合成方法主要有两种：硅胶模板法和硅胺法。

硅胶模板法是最常用的一种方法，首先选择一种适当的模板剂，像十六烷基胺（CTAB）或PEG等，然后加入硅源和酸性条件下的溶剂，通过水热反应形成SBA-15的有序孔道结构；硅胺法则是根据正硅酸乙酯和硫酸的反应生成一种硅胺中间体，而后再通过水热反应形成SBA-15。

两种方法都可以得到有序孔道的SBA-15材料，但前者更为常用。

二、SBA-15的表征与功能化方法：SBA-15的结构可以通过透射电镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、氮气吸脱附（BET）等手段进行表征。

透射电镜可以观察到其有序排列的孔道结构，X射线衍射则可以确定孔道的直径大小，而氮气吸脱附则可以测定孔道的比表面积和孔容。

功能化方法主要通过表面修饰或改性来赋予SBA-15特定的化学或物理性质，如在其表面引入功能基团，或通过金属离子的交换得到特定催化性能。

三、SBA-15的催化应用：由于SBA-15具有可调控的孔道结构和高比表面积，使其成为催化剂载体的理想材料。

将催化剂负载在SBA-15上可以提高其催化活性和选择性，并且有助于减少副反应的发生。

常见的负载在SBA-15上的催化剂有金属纳米颗粒、金属氧化物和酸性物质等。

以金属纳米颗粒为例，将其负载在SBA-15上可以制备出高效的催化剂，如铂负载SBA-15催化剂可应用于甲醇氧化反应，表现出优异的活性和稳定性。

四、SBA-15的吸附应用：SBA-15由于其大孔道结构和高介孔比表面积，使其成为吸附剂的理想材料。

第17卷第8期江苏技术师范学院学报JOURNAL OF JIANGSU TEACHERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Vo l.17,No.8Aug .,20112011年8月0引言重金属离子是最受人们关注的水污染物之一，因为它们对人体健康和生态系统的危害极大。

去除水中重金属的方法包括沉淀法、混凝法、离子交换、反渗透法、电化学法和生物吸附法等。

1997年，Feng [1]和M ercier [2]分别报道利用巯基功能化介孔材料MCM -41吸附水中的汞等重金属离子，去除效果显著。

此后，国内外关于功能化介孔材料吸附重金属离子的研究开始成为热点。

Quintanilla 等[3]将氯基嫁接到SBA-15和M CM -41表面，用于吸附汞离子；Brown 和合作者[4]利用巯基介孔材料从含有Hg 2+、Cd 2+、Pb 2+、Zn 2+、Ni 2+等重金属离子的溶液分离出汞。

Liu 等[5]通过选择吸附实验发现含巯基的SBA-15对铜和汞有较好的选择吸附性。

国内也有学者对改性介孔材料去除重金属离子进行深入研究[6-7]。

以正硅酸乙酯为硅源，三嵌段共聚物P123为模板剂，采用水热法合成高度有序介孔材料SBA-15，利用后嫁接法将巯基和氨基负载到孔道表面，通过吸附实验，对两种功能化介孔材料吸附水中Cu 2+的能力进行比较和分析，旨在探讨和寻找吸附能力强、制备简单、成本低廉的功能化介孔氧化硅材料。

1实验部分1.1主要试剂正硅酸乙酯（TEOS ）；三嵌段共聚物P123(PEO 20PPO 70PEO 20)；3-巯基丙基三甲氧基硅烷(M PTM S )；3-氨基丙基三甲氧基硅烷（APTMS ）；硫酸铜；双环己酮草酰双腙。

以上试剂均为分析纯。

1.2介孔氧化硅材料的合成和修饰介孔氧化硅SBA-15的合成采用水热法[8-9]：将2.0g 模板剂P123溶于15mL 蒸馏水中，加入60mL 的2mol/L 盐酸，充分搅拌溶解；在40℃下，滴加正硅酸乙酯(TEOS)4.25g ，恒温搅拌24h ；将混浊乳液转移到有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中105℃静置晶化24h ；冷却至室温，洗涤，过滤，干燥；将产物置于马收稿日期：2011-08-07作者简介：顾爱军（1979-），男，江苏泰兴人，硕士，讲师。