微米级类球形介孔材料用于乙烯聚合催化剂

采用2-(4-氯磺酰苯基)乙基三甲氧基硅烷对类球形介孔材料进行疏水处理,制备了疏水性类球形介孔材料,将其作为载体,通过气流式喷雾干燥技术制备了聚乙烯催化剂。对疏水处理前后的类球形介孔材料进行了XRD、N2吸附-脱附、TEM、SEM表征,考察了气流式喷雾干燥过程中载气流量和浆料浓度对聚乙烯催化剂的影响,并评价了催化剂的乙烯聚合性能。实验结果表明,类球形介孔材料在疏水处理后孔结构和微观结构稳定;最佳喷雾干燥条件为喷雾干燥器进、出风口温度分别为140,105℃,载气流量为30 L/s,浆料浓度为30%(w);在最佳喷雾干燥条件下制备的催化剂用于乙烯聚合时,催化活性为28000 g/g,远高于工业用TS-610硅胶制备的催化剂的活性(9000 g/g),反应得到的聚合物性能也优于TS-610硅胶制备的催化剂得到的聚乙烯粉料。

共缩聚法制备TEA-MCM-41介孔材料及其催化性能研究

采用共缩聚“一锅法”合成出一系列硅基三乙胺离子液体固体碱性材料TEA-MCM-41(x)。通过傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪、热重分析仪、氮气吸附-脱附、X射线光电子能谱仪和Hammett指示剂等技术对TEA-MCM-41(x)的理化性质进行了表征。结果表明,正硅酸乙酯与硅基三乙胺离子液体发生了共缩聚反应,在模板剂十六烷基三甲基溴化铵作用下制备的材料具有典型的介孔结构、较大的比表面积和较窄的孔径分布。在茴香醛与丙二腈的Knoevenagel缩合反应中,离子液体负载量为10%(摩尔分数)的TEA-MCM-41(10)催化活性最高。以乙醇为溶剂,在TEA-MCM-41(10)用量为0.08mmol,茴香醛与丙二腈摩尔比为1∶1.25,反应温度为30℃、反应时间1h条件下,茴香醛可以定量转化成目标产物(4-甲氧基苯亚甲基)丙二腈,催化剂重复使用5次未发现明显失活。

煤气化渣制备碳硅介孔材料及甲基橙吸附性能研究

开发了一种煤气化渣低成本制备碳硅介孔材料的方法,探究了影响孔结构的因素和在甲基橙中的吸附性能。采用酸浸法制备碳硅介孔材料,通过材料的孔隙结构和金属氧化物浸出率对制备工艺进行优化。结果表明,温度和时间影响较小,原料粒径和酸浓度影响较大。粒径较小的原料酸浸之后比表面积更大,酸浓度对于碳硅介孔材料的影响比较明显,最佳的酸浓度为16%(质量分数),金属氧化物浸出率和残余碳含量综合影响着比表面积和孔容的大小。煤气化渣基碳硅介孔材料的吸附过程与伪二阶吸附模型最为接近,吸附平衡符合Langmuir模型,对甲基橙最大的吸附量为89.13 mg/g。

非均相单宁酸-锆介孔材料制备及其CO_(2)环加成反应催化性能

CO_(2)和环氧化物的环加成反应是一种有效且可持续的CO_(2)化工转化策略,其产品环碳酸酯在锂离子电池、高分子材料等领域具有广泛应用。其中环氧化物的开环被认为是该反应的关键步骤,因此构筑具有高效环氧化物吸附活化位点的催化剂至关重要。本文通过单宁酸与锆离子的配位作用,“一锅法”制备同时含有锆金属中心作为Lewis酸位点和酚羟基作为氢键作用位点的非均相单宁酸-锆介孔材料TA-Zr-2。XPS和环氧丙烷TPD-MS结果表明,与同为锆基多孔材料的UiO-66相比,TA-Zr-2的锆金属中心具有更强的Lewis酸性,对环氧丙烷具有更强的吸附活化作用。在TA-Zr-2的基础上通过冷冻干燥优化处理得到了具有更大比表面积和合适孔体积的TA-Zr-2-FD材料,25℃下催化性能提升1倍,24h的碳酸丁烯酯收率达97.6%。本文使用简单绿色的制备方法,构建了具有较大比表面积的单宁酸-锆介孔材料,锆Lewis酸位点和酚羟基氢键位点的耦合使其具有良好的环氧化物吸附活化作用,利于环氧化物的开环,使得该催化剂在25℃下表现出良好的CO_(2)环加成反应催化性能。

二维介孔材料的合成方法、设计与应用研究进展

由于具有可调的孔道结构、可控的化学组成以及广阔的应用前景,介孔材料近年来引起了科研工作者们的广泛关注。与传统的三维介孔材料相比,二维介孔材料具有更大的比表面积,更短的扩散距离,以及更高的活性位点暴露程度。因此,二维介孔材料在催化、气体吸附、能源存储与转化等应用领域中展现出十分优异的性能。本文从自下而上和自上而下2种合成策略出发,系统梳理了近10年来二维介孔材料合成方法的研究进展,并全面总结了二维介孔材料在电化学储能、电催化、光催化和气体传感领域的应用。最后,本文对二维介孔材料的未来发展方向与挑战进行了展望。

功能基团改性CeO_(2)介孔材料的制备及其吸附性能研究

合成氨基和羧基功能基团改性CeO_(2)介孔材料,实验研究了其对Cu^(2+)的吸附性能。结果显示:当pH=9.0时,羧基改性的CeO_(2)对Cu^(2+)的吸附效果最好,吸附率达95.94%;氨基改性的CeO_(2)对Cu^(2+)的吸附效果当pH为8.0时最佳94.56%;随着吸附液初始[Cu^(2+)]的增大,Cu^(2+)的去除率先增大后减小,当初始[Cu^(2+)]分别为40 mg/L和30 mg/L,吸附效果最好;羧基改性CeO_(2)吸附剂用量为0.12 g/L时,对Cu^(2+)的吸附率最大为94.56%;吸附剂用量为0.16 g/L时,氨基改性CeO_(2)对Cu^(2+)的去除率趋于稳定91.36%,该吸附过程符合准二级动力学模型。

煤矸石硅基介孔材料的制备及重金属离子吸附实验设计

该实验使用煤矸石作为原料,通过高温煅烧活化-酸浸除杂-碱熔提纯-溶胶凝胶法制备了煤矸石硅基介孔材料(MSM),通过γ-氨丙基三乙氧基硅烷药剂对介孔材料进行改性,得到改性后的介孔材料(A-MSM),并使用X射线衍射、扫描电子显微镜和氮气吸附对材料的基本性质进行了表征。结果表明:材料介孔形貌明显,且MSM比表面积达613.57m^(2)/g;药剂处理后的介孔材料可实现表面基团功能化改性。在重金属离子Pb^(2+)和Cu^(2+)吸附实验中,探索了重金属离子浓度和介孔材料添加量对吸附性能的影响,实验发现煤矸石制备的介孔材料具有较好的吸附性能。该实验设计循序渐进,有助于提高学生的专业知识和创新能力,培养学生的逻辑思维和科学素养。

介孔材料低温氮气吸脱附的孔道网络模型

介孔结构的表征和分析对于介孔材料的开发至关重要,其中低温氮气吸脱附法是最常用的介孔表征方法之一。然而,目前氮气吸脱附法采用的分析模型仍基于平行孔假设,无法描述脱附过程堵孔现象,以及获取孔道连通性等重要孔结构信息。本文建立了低温氮气吸脱附的孔道网络模型,用于分析介孔结构对氮气等温吸脱附行为的影响。通过对比氧化铝材料的氮气吸脱附实验数据和模拟结果,证实了建立的孔道网络模型能很好地描述介孔材料中低温氮气吸脱附行为。模拟结果表明平均孔径较小时,毛细凝聚分压低,液氮堵孔效应显著,氮气吸脱附曲线回滞环的范围和面积较大;孔径分布较宽时,小孔和大孔数量均较多,毛细凝聚和堵孔效应显著,回滞环面积较大;孔道连通性不会影响吸附过程,但会通过改变堵孔效应显著影响脱附过程,连通性越差,堵孔效应越强。证实了堵孔效应对氮气脱附过程影响显著,因而氮气吸脱附法需要考虑堵孔效应,建立的孔道网络模型也可为介孔结构分析提供合理的模型工具。

固体废弃物及硅酸盐矿物合成有序介孔材料研究进展

有序介孔材料因其具有较大的比表面积和适中的孔径被广泛应用于催化、吸附、生物医药等领域。利用固体废弃物及硅酸盐矿物合成有序介孔材料具有成本低的优点,因此受到了研究者的广泛关注。总结了利用农业固废、工业固废及硅酸盐矿物合成有序介孔材料的相关研究进展,讨论了预处理方式、合成方法及材料中各元素对有序介孔材料的影响。最后,指出了利用不同原料合成有序介孔材料所面临的问题并展望了未来的发展方向。

孔结构特征对硅基介孔材料调湿性能的影响

以聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物(P123)、正硅酸乙酯(TEOS)及1,3,5-三甲苯(TMB)为主要原料,采用水热模板法,通过控制水热反应温度和时间,制备了具有介孔(2—50 nm)结构的无机硅基微球材料。根据介孔材料孔结构参数与吸、放湿特性关系,探讨了孔结构特征对无机硅基材料调湿性能的调湿机理。结果表明:介孔微球的孔径分布窄,平均孔径为0.7—16.1 nm、孔容为0.19—0.54 cm^(3)∙g^(−1);研究同时还发现,无机硅基介孔材料在特定湿度区间的吸、放湿率,与对应湿度区间内发生毛细凝聚现象孔道的孔容大小密切相关。

羧基功能化SBA-15介孔材料的制备及其吸附性能研究

先采用模板剂合成法合成SBA-15分子筛,再以草酸作为羧基改性试剂,并采用嫁接法制备羧基改性SBA-15介孔复合材料,利用XRD、SEM、BET等方法对样品的结构、形貌及织构特性进行表征,实验研究羧基改性SBA-15介孔复合材料吸附性能及其稳定性。结果表明:羧基改性的SBA-15的衍射峰增强,即介孔有序结构有所提高,其结构主要为不规则椭球形;羧基改性后产品的吸附性能高于改性前的SBA-15的。随着pH的增大,去除率和吸附量先增大后减小,当pH值为8.0时,Cu^(2+)吸附率最大为92.82%、43.29 mg·g^(-1);当吸附时间100 min时,达到吸附-脱附平衡;该材料的吸附稳定性好,吸附过程符合二级动力学模型。

碳硅复合介孔材料对水体中NO3-的吸附机制分析及研究

为了研究碳硅复合介孔材料(CSMC)对水中NO3-的吸附机制及去除能力,以细渣为原料利用原位酸浸法,通过Box-Behnken实验,得到最佳反应条件为:盐酸质量分数21.5%、酸浸温度80℃、酸浸时间240 min,比表面积为337.52m2/g。结果表明,在最佳反应条件下制备的样品CSMC-I对NO3-的吸附量及去除率呈先快后慢的趋势,且CSMC-I对NO3-的吸附能力与吸附剂添加量和吸附点位有直接关系。

硅基、非硅基介孔材料的研究进展

通过对近年来人们所合成的各种硅基、非硅基介孔材料的介绍,比较了不同介孔材料在合成、应用等方面的优缺点,并简述了其将来的发展前景。

介孔材料MCM-41上汽油吸附深度脱硫(英文)

研究了不同硅铝比的MCM-41介孔材料作为吸附剂对模型汽油以及真实FCC汽油的脱硫性能.结果表明,在室温和常压下,MCM-41介孔材料对模型溶液中噻吩的吸附随着吸附剂中铝含量的增加而显著提高.吡啶吸附的红外光谱显示,噻吩吸附容量的提高与吸附材料酸性的明显增大有直接关系.但在对FCC汽油的吸附脱硫实验中,随着MCM-41中铝含量的提高,脱硫率并未增大.这主要是由于在FCC汽油中存在大量性质与噻吩类含硫化合物十分相近的芳烃和烯烃,竞争吸附导致MCM-41对有机硫化物的吸附能力显著降低.

Ni-TiO_2介孔材料的低热固相合成及其光降解甲基橙的动力学

以十六烷基三甲基溴化铵为模板,通过钛酸丁酯与六水氯化镍的固相反应直接合成了镍掺杂的二氧化钛(Ni-TiO2)介孔材料.用X射线衍射、高分辨透射电镜、N2脱附-吸附、红外、紫外以及拉曼光谱仪等分析技术对材料进行了物相与表面织构表征;通过电感耦合等离子发射光谱仪对材料的元素组成进行分析;同时研究了材料对甲基橙的光降解性能.结果表明,所得的介孔材料是锐钛矿型,金属镍已进入了二氧化钛骨架,镍的含量为3.62wt%;孔壁是由无定形的晶界与微晶组成,并伴有结构缺陷和痕量的金属镍氧化物;其BET比表面积为102.4m2/g,孔半径分布中心为2.4nm.在298K下,Ni-TiO2介孔材料对甲基橙溶液的紫外光降解行为遵循准一级动力学反应规律,其反应速率常数比纯TiO粉体大二倍,且存在明显的浓度效应.

水玻璃为原料在开放体系中快速合成介孔材料MCM-41

A convenient and economic method for preparing highly ordered MCM 41 was studied in an open vessel by using waterglass as the silicon source. XRD, nitrogen adsorption and TEM show that the product has a highly ordered structure and the hexagonal arrangements of uniformly size pores distribution.

介孔材料分形表征的研究进展

分形是材料表征中一种新兴的方法。本文介绍了介孔材料的基本特性和表征方法;阐述了分形理论的发展、分形维数的计算测定与分形在介孔材料表征中的应用,分析了介孔材料的分形模型,指出分形在介孔材料表征中的发展前景。

氨基功能化短孔道有序介孔材料H_2N-Zr-Ce-SBA-15的合成及吸附性能

以pluronic(P123)为模板剂,正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,氯化氧锆和硝酸亚铈为无机前驱盐,N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷(AAPTS)为硅烷化试剂,采用后接枝法合成了氨基功能化六方板状短孔道有序介孔材料H2N-Zr-Ce-SBA-15(H2N-ZCS).采用小角X射线衍射(LXRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析、N2吸附/脱附等手段对H2N-ZCS进行了表征.结果表明AAPTS成功地嫁接到有序介孔材料上,H2N-ZCS仍保持了类似于传统SBA-15高度有序的二维六方相介孔结构,且孔道方向垂直于该六方板面.对阴离子染料酸性品红吸附实验表明,H2N-ZCS比H2N-SBA-15具有较强的吸附能力.这种功能化短孔道、大径轴比的六方板状介孔材料在吸附、分离及催化等领域中能更有效地促进分子的扩散传递.

介孔材料的制备、表征、组装及其应用

介孔材料因具有一系列独特性质而成为近年来材料研究的热点。对介孔材料的制备技术进行了简要介绍并分析了其影响因素,概括了常用的表征方法,进一步系统阐述了介孔材料的组装及应用,并展望了介孔材料研究的发展前景。

不同介孔材料固定青霉素酰化酶的稳定性研究

Silica mesoporous materials were synthesized and used as the supporting materials for immobilization of enzyme.Penicillin G acylase,an enzyme which was used to produce 6-APA in pharmaceutical industry,was immobilized in the mesoporous materials by the immersion method.The stabilities of the immobilized penicillin G acylase were studied.After incubation at 60 ℃ for 2 h,the activity of immobilized penicillin G acylase remained 80% in the best case.At higher or lower pH,the free enzyme was deactivated quickly,while the immobilized enzyme still retained active.The result of operational stability showed that the immobilized(enzyme) retained 70% of its initial activity after operating for 6 times.These results showed that the stabilities of immobilized penicillin G acylase,related to the pore size of mesoporous materials,were increased significantly compared with those of free enzyme.The improvement of stabilities of immobilized enzyme was significant when the pore size of the mesoporous materials matched the enzyme molecule size.