SBA-15分子筛负载对甲苯磺酸催化合成过氧化二异丙苯的性能和反应过程模拟

采用浸渍法制备了SBA-15分子筛负载对甲苯磺酸(TsOH)催化剂TsOH/SBA-15,探究了其催化α-甲基苯乙烯(α-MS)和异丙苯过氧化氢(CHP)反应制备过氧化二异丙苯(DCP)的活性,并对反应过程进行了模拟分析.当进料比n(α-甲基苯乙烯)/n(异丙苯过氧化氢)=2.0, TsOH/SBA-15用量为CHP质量的0.15%,于44℃反应2.5h, DCP的产率为62.1%.模拟计算结果表明,反应过程有异步协同反应和分步反应两种机理,在异步协同反应中α-MS, CHP和TsOH只需要经过一个过渡态即可完成,而分步反应中反应物需要经过两个过渡态以及一个中间体才能完成,两种路径均涉及2次H^(+)的转移.在44℃下,异步协同反应的反应能垒(ΔG)为121.8 kJ/mol,分步反应中两个过渡态对应的反应能垒分别为74.1和78.3 kJ/mol.

晶种辅助蒸气转化Al-SBA-15合成Beta纳米晶团聚体

采用晶种辅助蒸气转化(SASC)策略,将有序介孔分子筛Al-SBA-15颗粒直接转化为Beta纳米晶团聚体(BNA).除规则微孔外,BNA含有2种多级介孔结构.研究了骨架组装与多级孔结构的关系.通过调节热分解条件,将P123胶束选择性分解成碳颗粒并分散于Al-SBA-15介孔中,在颗粒内部构建了均匀的三维纳米空间网格.通过浸渍Beta晶种和四乙基铵阳离子(TEA+)强化分子筛成核,采用蒸气处理方法,将Al-SBA-15无定形孔壁在纳米空间中缓慢转化为Beta纳米晶体.通过调节合成参数,使纳米晶体沿Al-SBA-15孔壁方向规则排列,形成有序介观结构.此外,经高温焙烧去除碳颗粒后,BNA内部生成了穴状介孔.实验结果表明,低的溶剂用量可显著降低传质速度,提高骨架组装质量,从而使BNA酸性增强.优异的多级孔结构和较强的酸性使BNA在大分子反应中具有应用潜力.

核壳质量比对β@SBA-15复合分子筛加氢裂化性能的影响

制备一系列不同核壳质量比(以下简称核壳比)的β@SBA-15复合分子筛,并对复合分子筛壳层材料进行酸性位的构建,以构建酸性位后的β@AlSBA-15复合分子筛为主要裂化组分制备催化剂,考察复合分子筛核壳比对催化剂加氢裂化性能的影响,并在200 mL固定床反应装置上对催化剂进行性能评价。结果表明:β@SBA-15复合分子筛的最佳核壳比为6∶4,高核壳比合成的复合分子筛核壳结构不完整,低核壳比会导致合成的复合分子筛分相严重。以中东减压蜡油为原料,在相近转化率条件下,当核壳比为6∶4时,催化剂的加氢裂化性能最优,中间馏分油选择性最高(84.9%),航空煤油馏分冰点和柴油馏分凝点最低,分别为-61,-5℃。

SBA-15/纤维素复合隔膜的制备及对锂离子电池性能的影响

以高纯度的纤维素为原料,利用纤维素膜对电解质良好的润湿性,共混引入SBA-15纳米粒子,制备了SBA-15/纤维素复合隔膜,通过场发射扫描电子显微镜对其形貌进行了表征,并研究了其热收缩性能、润湿性能及电化学性能。结果表明,SBA-15纳米粒子的加入不仅有助于提高隔膜的热稳定性,而且可以促进液体电解质的吸收,从而允许均匀分配锂离子通量;与聚丙烯(PP)隔膜电池相比,SBA-15/纤维素复合隔膜电池在0.5 C下循环100次后仍能保持143.6 mAh·g^(-1)的放电比容量。该研究为制备高安全的锂离子电池提供了借鉴。

Pd/SBA-15-NH_(2)制备及其催化甲酸分解制氢

制备了介孔分子筛SBA-15,对其进行氨基功能化得到SBA-15-NH_(2)载体,采用液相还原法制备了负载超细Pd纳米催化剂,利用X射线衍射仪(XRD)和透射电镜(TEM)对催化剂的结构和形貌进行了分析,并将制备的催化剂用于甲酸脱氢反应。结果表明,氨基的引入使得Pd纳米颗粒在载体上均匀分布,平均粒径仅为2.43 nm。在反应温度为313 K、甲酸/甲酸钠物质的量比为5∶3、甲酸浓度为5 mol·L^(-1)的条件下,甲酸脱氢反应的表观TOF值可达5610 h^(-1),氢气选择性接近100%。

Al改性SBA-15对水中四环素的吸附行为研究

采用Al,Fe,Cu,Mn等金属改性制备了M-SBA-15分子筛材料,对比分析了不同金属改性SBA-15分子筛对四环素的吸附性能;利用SEM,N2物理吸附对Al-SBA-15进行了表征,研究了改性时间、pH、温度、四环素质量浓度等因素对吸附行为的影响,并且采用动力学模型、等温线模型和热力学模型分析了Al-SBA-15对四环素的吸附行为。结果表明:Al-SBA-15对四环素的吸附效果最好,最佳吸附条件为N(Al)∶N(Si)=0.35、改性时间3 h、pH=6.0、温度298 K;伪二级动力学模型更适合描述Al-SBA-15对四环素的吸附动力学行为,颗粒内扩散不是吸附速率的唯一控制步骤;Freundlich模型能更好地描述Al-SBA-15对四环素的吸附行为,表明该过程以多层吸附为主;热力学分析显示Al-SBA-15吸附四环素是自发的、混乱度降低的放热过程。

SBA-15负载磷钼钒酸构筑高效室温光热氧化脱硫催化剂

采用等体积浸渍法在介孔SBA-15负载SBA-15的质量分数X%(X=10,20,30,40,50)Keggin型杂多酸H_(4)PMo_(11)VO_(40)(PMoV),制备系列催化剂X%PMoV,用于室温条件下可见光光热氧化脱硫。通过比表面积分析(BET)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线电子能谱分析仪(XPS)和紫外可见分光光度计(UV-Vis)对催化剂进行了表征。催化剂在乙腈溶剂中的表现出了光热转换能力,且光热转化效果随活性组分负载量增加而变强。以H2O2为氧化剂,二苯并噻吩(DBT)为例的模型油中,对催化剂光热氧化脱除硫进行了研究。研究表明,催化剂对DBT具有光催化和光驱动热催化的协同氧化脱硫能力。得益于活性组分PMoV在载体SBA-15孔道内的有效负载,当负载量为30%时,催化剂具有较好的循环稳定性和底物氧化产物选择性。催化剂的光热催化脱硫策略也适用于其它噻吩类衍生物以及硫醚类化合物。此研究为利用可见光吸收活性组分负载于分子筛,用于光驱动光催化和热催化脱硫应用提供了一种新的思路。

Ag/SBA-15材料的制备及其CO催化氧化性能研究

采用2种不同方法将金属Ag浸渍在SBA-15上制备Ag/SBA-15复合材料,通过SEM、UV-Vis、XRD对Ag/SBA-15复合材料进行表征,并对Ag/SBA-15进行CO气体催化氧化实验,评价Ag/SBA-15复合材料的催化性能。结果表明,去除模板剂后浸渍合成的Ag/SBA-15的催化性能较好,其中金属负载量为1%的产品催化性能最好,催化所需的温度最低,CO转化率最高。

Fe-Al_(2)O_(3)/SBA-15催化臭氧氧化水中布洛芬

以嵌段共聚物为模板剂,在酸性条件下水热合成SBA-15.将铁、铝负载于SBA-15表面制备Fe-Al_(2)O_(3)/SBA-15介孔分子筛催化剂,并将其用于催化臭氧氧化水中布洛芬(IBU).透射电子显微镜、X射线衍射、氮气吸附-脱附表征结果表明,铁、铝均匀负载于SBA-15表面,保持SBA-15有序的介孔结构,具有较大的比表面积.不同催化剂活性评价结果表明,铁、铝的负载显著提高SBA-15催化臭氧氧化水中布洛芬的活性,反应60 min后,Fe-Al_(2)O_(3)/SBA-15的TOC去除率为90%,而Al_(2)O_(3)/SBA-15、Fe/SBA-15和SBA-15的TOC去除率分别为65%、50%和36%,单独臭氧氧化仅为26%.实验结果表明,铁、铝的协同作用有利于臭氧分解为羟基自由基、超氧自由基和活性原子氧,布洛芬和小分子有机酸吸附于催化剂表面从而有利于有机物的矿化.催化剂重复利用6次后仍保持较高的催化活性和稳定性.

ZSM-5/SBA-15复合分子筛材料的制备及其加氢异构性能

合成了ZSM-5/SBA-15复合分子筛材料,并对其晶型结构、孔道参数、酸性质等物理化学性质和加氢异构化性能进行了表征和评价。结果表明:所合成的复合分子筛具有ZSM-5和SBA-15分子筛骨架结构,适宜的酸性和独特的介-微复合孔道结构;将其作为载体负载金属Pt后制得的Pt-ZSM-5/SBA-15催化剂,在正辛烷的加氢异构反应中,较纯硅SBA-15基催化剂Pt-SBA-15、微孔ZSM-5分子筛基催化剂Pt-ZSM-5和ZSM-5与SBA-15物理混合基催化剂Pt-ZS-H,具有更高的双支链异构产物选择性和较低的裂化选择性。

NiPt/SBA-15纳米催化剂的制备及其催化水合肼分解产氢性能研究

本研究采用浸渍还原法制备了不同金属比例的NiPt双金属负载SBA-15(介孔二氧化硅)催化剂,对其催化水合肼脱氢性能进行了研究。研究结果表明,在催化剂的制备过程中Pt和Ni形成了合金,两种金属的电子协同效应可以有效地促进催化剂的催化性能,SBA-15与金属活性组分之间的相互作用有助于改善催化剂的催化性能和循环稳定性。Pt_(6)Ni_(4)/SBA-15催化剂催化水合肼脱氢的反应活化能为45.6 kJ/mol,TOF值为2123.3 h^(-1),优于大部分已经报道的催化剂。

聚乙烯亚胺改性介孔二氧化硅SBA-15微观结构的小角X射线散射及正电子湮没谱学研究

SBA-15由于具有高比表面积、孔容大、孔径可调、热稳定性好和成本相对低廉等优点,在吸附、分离、催化和纳米材料等领域具有广泛的应用前景,而利用有机官能团改性SBA-15已经成为当前材料的热点之一,但有机官能团的引入势必会影响材料的孔结构,进而影响其性能.因此,如何更全面地表征材料的孔结构也成为人们关注的焦点.采用小角X射线散射(SAXS)技术对PEI/SBA-15介孔分子筛的孔结构进行表征,利用相关函数和弦长分布理论得到了聚乙烯亚胺改性介孔二氧化硅(PEI/SBA-15)的孔结构和周期性信息,结合正电子湮没寿命谱(PALS)技术进行比较.结果表明:随着PEI质量分数的增加,PEI/SBA-15介孔分子筛的周期性结构没有发生明显变化,通过弦长分布(CLD)函数得到的孔径尺寸也仅从8.3 nm降至7.6 nm.利用PALS获得了2种长寿命组分τ3和τ4,其中τ3反映了SBA-15基体内部的无规微孔结构,而τ4反映SBA-15六方孔道的尺寸,与SAXS结果相比,介孔孔径具有相同的变化趋势.通过结合SAXS和PALS技术,可以更加深入地揭示材料中微观结构的演变,从而为未来功能纳米复合材料的结构表征提供一种独特的方法.

Cu-β-SBA-15分子筛催化剂的制备及对苯与苯甲醇合成二苯甲烷性能的影响

采用原位合成法合成了Cu-β-SBA-15分子筛催化剂,首先使用碱处理的方法对Hβ分子筛进行扩孔,然后在扩孔后的Hβ分子筛上制备复合Hβ-SBA-15分子筛,最后在Hβ-SBA-15复合分子筛上负载金属Cu,制备Cu-β-SBA-15复合分子筛催化剂,并在Cu-β-SBA-15复合分子筛催化剂上进行二苯甲烷的合成反应。通过对Hβ分子筛扩孔、改变金属Cu的负载量、改变制备复合分子筛催化剂的浸渍温度、浸渍时间、焙烧温度和焙烧时间等方式得到不同条件下制备的Cu-β-SBA-15复合分子筛催化剂,通过合成二苯甲烷反应对复合分子筛催化剂的性能进行评价。结果表明,β-SBA-15复合分子筛具有较大的比表面积、孔体积和介孔孔径;Cu的载入,虽减小了β-SBA-15复合分子筛的孔径但能够提高分子筛原有的活性和合成二苯甲烷的选择性;在42℃、浸渍3 h和550℃下焙烧5 h制备的Cu-β-SBA-15复合分子筛催化剂,苯与苯甲醇合成二苯甲烷反应性能最佳。

新型CoMn/SBA-15低温催化氧化甲苯性能

采用水热-浸渍法制备了CoMn/SBA-15复合催化剂,探究钴锰活性组分及与载体SBA-15的协同作用对甲苯低温催化性能的影响,并通过XRD、TEM、N_(2)吸附-脱附、FTIR、XPS和H_(2)-TPR等对催化剂物理化学性质进行表征.结果表明,Mn:Co为4:1时,Co_(1)Mn_(4)/SBA-15催化剂具有最佳低温催化活性,其T_(50)和T_(90)均比Mn/SBA-15和Co/SBA-15降低40℃.表征结果表明双组分Co和Mn氧化物协同产生Co-O-Mn固溶体,且部分Mn进入骨架取代Si生成Si-O-Mn结构,形成更多缺陷,促进生成更多Co^(3+)、Mn^(3+)与表面吸附氧,提高催化剂的低温活性.此外,Co_(1)Mn_(4)/SBA-15催化剂还表现出高CO_(2)选择性、良好的稳定性和抗积碳性.

预热处理温度对Ag-NH_(3)/SBA-15催化剂表面Ag物种形成及其催化性能的影响

采用浸渍法将有序介孔分子筛SBA-15浸渍于银氨溶液中制备催化剂前驱体,然后在不同预热处理温度下制备了Ag-NH_(3)/SBA-15系列催化剂样品,并考察了其催化草酸二甲酯(DMO)加氢制备乙醇酸甲酯(MG)的反应性能。结果表明:控制适当的预热处理温度(如623 K)有利于生成更多能与硅羟基形成Ag—O—Si键的Ag 2O颗粒,从而抑制Ag物种的团聚,提高表面Ag物种分散度,还有利于形成更多带部分正电荷的Ag^(δ+)活性位,使H_(2)分子更容易被活化,进而提高Ag-NH_(3)/SBA-15催化剂的活性;在温度为483 K、压力为2.0 MPa、H_(2)/DMO摩尔比为100、液时质量空速(MHSV)为1.4 h^(-1)的反应条件下,Ag-NH_(3)/SBA-15-623K催化剂作用下DMO的加氢转化率为97.9%、MG的选择性和收率分别为94.9%和92.9%。

Fe/Zr-SBA-15的制备及其催化氧化脱硫性能

为进一步提高氧化脱硫效果,采用直接水热法合成了不同Fe/Zr物质的量比改性的SBA-15分子筛(Fe/Zr-SBA-15),采用XRD、N_(2)吸附-脱附、TEM和UV-vis等对其进行了表征。Fe/Zr-SBA-15中Zr取代Si进入了分子筛骨架,大部分Fe物种分散良好,存在少量的聚集态铁的氧化物。以Fe/Zr-SBA-15-1.0为催化剂、H2O2为氧化剂、乙腈为萃取剂,分别考察了反应温度、O/S物质的量比和催化剂用量对模拟油中二苯并噻吩(DBT)的氧化效果。在反应温度50℃,O/S物质的量比为4,催化剂用量6 g/L的条件下,DBT的脱除率达到97.1%,这是由于催化剂中的Fe^(3+)提供氧化活性中心和Zr^(4+)提供的吸附中心的双重作用,且催化剂回收利用四次后,DBT的脱除率仍可达到91.3%。

荧光素催化的SBA-15-g-PDEAEMA-co-Eu配合物杂化材料的制备及性能研究

首先利用介孔材料SBA-15表面的羟基,将3-氨基丙基三乙氧基硅烷偶联剂(KH550)负载到SBA-15表面,得到氨基化的SBA-15(SBA-15-NH_(2)),再通过SBA-15表面的氨基和2-溴异丁酰溴(BIBB)中的酰溴基团的反应,将2-溴异丁酰溴负载到SBA-15表面,得到溴代的SBA-15(SBA-15-Br)。然后以SBA-15-Br为引发剂,荧光素为催化剂,具有pH敏感性的甲基丙烯酸二乙氨基乙酯(DEAEMA)和具有荧光特征的铕配合物为单体,通过无金属原子转移自由基聚合(metal-free ATRP)方法制备具有pH敏感和荧光功能的SBA-15-g-PDEAEMA-co-Eu配合物杂化材料。通过傅里叶红外光谱、凝胶渗透色谱、X射线衍射、热失重分析、荧光光谱等测试方法对产物进行了表征和分析。结果表明,成功制备了SBA-15-g-PDEAEMA-co-Eu配合物杂化材料,杂化材料具有pH敏感性和荧光特性;杂化材料的药物释放试验结果表明,槲皮素在酸性条件下的释放速率和释放量远大于在碱性条件下的释放,显示出了明显的pH敏感性。

双金属掺杂SBA-15催化合成双酚F及其同分异构体调控

以Al和Zr的金属盐为前驱物、正硅酸乙酯为硅源,通过直接水热法制备了不同n(Si)/n(M)(M=Al、Zr或Al-Zr)的催化剂M-SBA-15。通过X射线衍射、N_(2)吸附-脱附、吡啶红外光谱等手段对制备样品进行了表征,并将其用于催化苯酚、甲醛的羟烷基化反应中合成双酚F。结果表明:Al和Zr原子成功掺杂到SBA-15的骨架中,并且在M-SBA-15上同时存在BrΦnsted酸和Lewis酸位点;当n(Si)/n(M)为20时,催化效果最好,双酚F的收率达到82.4%,此外,可以通过调控原料中的n(Al)/n(Zr),调节4,4’-,2,4’-,2,2’-双酚F含量;最后,提出了M-SBA-15催化合成双酚F的可能反应机理。

SBA-15限域的CoO_(x)催化过硫酸盐降解水中氯苯的机制研究

以中孔SBA-15为载体采用固相研磨法合成限域型催化剂CoO_(x)@SBA-15,采用传统浸渍法合成负载型催化剂CoO_(x)/SBA-15和CoO_(x)/SiO_(2)作为对比.利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜测试(TEM)等表征技术对催化剂的结构和组成进行分析,并对催化剂活化PMS降解氯苯的性能进行了研究.结果表明,CoO_(x)@SBA-15具有更高的催化活性,氯苯的降解反应受氯苯和PMS在催化剂表面吸附控制,CoO_(x)@SBA-15/PMS/CB催化体系中的主要活性物种为SO_(4)·^(-)和1O_(2).

胺功能化SBA-15固定碳酸酐酶的制备及其性能研究

利用水热法制备介孔球形SBA-15并进行胺功能化,以其为载体通过交联酶法将碳酸酐酶固定在载体上,得到固定化碳酸酐酶。通过比表面积(BET)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外(FTIR)、核磁共振(NMR)等手段对载体材料和固定化酶的物理化学性质进行表征分析。采用量热法测定碳酸酐酶活力,并通过酶活回收率评价碳酸酐酶的固定效果。结果表明,用该方法能制备介孔球形SBA-15,并能成功对其进行胺功能化得到APTES/SBA-15,以SBA-15和APTES/SBA-15为载体得到的固定化碳酸酐酶的酶活回收率分别达到36%和52%。