钛掺杂对介孔硅材料结构性能的影响

在室温碱性条件下合成了Ti掺杂的介孔硅材料MCM－41，借助XID3、IR、HREM和N2吸附等分析手段，探讨了Ti掺杂量对介孔材料结构和性能的影响．结果表明：掺杂的Ti离子可以进入Si骨架，并生成Si－O－Ti键．随着Ti掺杂量的增加，六方规则排列的介孔硅结构有序度下降，最终可导致结构一致性的破坏．

介孔硅材料及其负载型催化剂去除挥发性有机物的最新进展

介孔硅材料由于具有大的比表面积,均一的孔结构和大的孔径,常被用于分离、吸附和催化等领域.本文综述了近年来国内外介孔硅材料及其负载型催化剂去除各类挥发性有机物(VOCs)的研究进展,主要包括烃类、甲醇、甲醛、丙酮、苯、甲苯、萘、乙酸乙酯等.讨论了介孔硅材料的结构对VOCs吸附过程的影响;介绍了不同催化剂消除各类VOCs的催化性能及反应机理,并重点评述了甲苯在不同催化剂上的研究进展.分析结果表明,介孔硅材料的表面环境、孔道结构以及宏观形貌是影响VOCs分子在介孔硅材料上吸附的主要因素;贵金属催化剂的应用需要提高其抗中毒性以及降低成本;过渡金属的研究应着重于研发高活性的负载型过渡金属复合氧化物催化剂.最后对国内外介孔硅材料及其负载型催化剂的发展进行了展望,今后催化剂的设计可以从"氧化硅载体"和"介孔孔道"两个方面展开,这将为设计合适的催化剂处理各类VOCs污染物提供一定参考.

介孔硅材料提高难溶性药物生物利用度的研究进展

介孔二氧化硅作为近年来比较热门的无机介孔载体材料,因其具有孔道排列规整、水热稳定性良好、生物相容性好,可以储存药物并保持药物的无定形态等特点,非常适合装载水难溶性药物。本文通过查阅国内外的相关文献,就难溶性药物口服生物利用度低的原因进行分析,并归纳总结了国内外关于介孔二氧化硅载体提高难溶性药物生物利用度方面的最新研究进展,为设计和制备具有特定结构和性能的介孔二氧化硅载体,提高难溶性药物的生物利用度及其临床应用提供参考。

磷酸酯功能化介孔硅材料对钍(Ⅳ)的吸附性能

钍作为潜在的核能资源,其净化富集对未来核能发展具有重要的研究价值。本文利用静态批式方法研究磷酸酯功能化介孔硅材料(NP10)对Th(Ⅳ)的吸附行为,考察Th(Ⅳ)起始浓度、pH、吸附时间、离子强度、固液比以及温度等对吸附的影响。实验结果表明,在(14±1)℃(室温)条件下,NP10对Th(Ⅳ)的吸附30min即达到平衡,最大吸附容量为149mg/g。当吸附温度升至40℃时,吸附容量可进一步增加到192mg/g;pH对吸附的影响较大,当pH在0.9～4范围内时,NP10对Th(Ⅳ)的吸附容量随着pH增大而显著增大;相比而言,溶液离子强度对吸附影响不大;此外,固液比对吸附影响很大,随着吸附剂用量增加,NP10对Th(Ⅳ)的吸附效率逐渐增加并趋于100%。

介孔硅材料MCM41对盐酸左氧氟沙星的吸附行为

目的考察以介孔硅材料MCM41为载体对盐酸左氧氟沙星的吸附能力,为其载药及释放行为以及建立介孔硅药物传递系统奠定基础。方法以MCM41作为吸附的药物载体,利用N2吸附表征MCM41的比表面积和孔结构。利用红外光谱法表征MCM41的表面形貌。利用紫外分光光度法对不同温度、时间和pH下,MCM41对盐酸左氧氟沙星的吸附情况进行研究。结果MCM41比表面积大、孔隙结构发达、孔径分布集中在2~4 nm内,为典型介孔材料;MCM41对盐酸左氧氟沙星有较强的吸附载药能力。吸附等温线符合Langmuir吸附等温式;吸附过程发生迅速,2h可达到吸附平衡,吸附动力学研究结果表明吸附过程为准二级动力学过程;吸附热力学提示吸附是放热过程;在pH值5~8内吸附量最大。结论介孔硅材料MCM41有较高的药物吸附性能,具备制备成缓控释载体的潜力。

氨基功能化介孔硅材料对SO_2吸附性能研究

以十六烷基三甲基溴化铵作为结构导向剂,正硅酸乙酯作为硅源,3-氨基丙基三乙氧基硅烷作为功能基团,采用共缩聚的方法制备了一系列氨基功能化介孔硅材料(AFM),并研究其对二氧化硫气体的吸附性能。采用N2吸附、X射线衍射、红外光谱、透射电镜等手段对材料进行表征。实验结果表明,氨基功能化介孔硅材料具有较大的比表面和孔体积,对酸性二氧化硫气体有较强的吸附能力。

吡啶功能化介孔硅材料的一步合成及其对2,4-二硝基苯酚和汞离子的吸附特性

以十六烷基三甲基溴化铵作为表面活性剂,异烟酰胺丙基三乙氧基硅烷与正硅酸乙酯一步法缩合反应制备吡啶功能化介孔硅材料(PFM),并研究其对2,4-二硝基苯酚和汞离子的吸附性能。实验结果表明,PFM的比表面积高达559.15 m2·g-1,可以作为一种优秀的吸附剂,对2,4-二硝基苯酚的吸附量达到220.75 mg·g-1,对汞离子的吸附量达到10.83 mg·g-1。

钛表面氨基杂化介孔硅基纳米形貌保护涂层的构建及成骨效果评价

目的在钛纳米管(titanium nanotube,TNT)形貌表面原位沉积可降解的氨基杂化介孔硅(amino-hy-brid mesoporous silica,AHMS),探讨其对纳米形貌的保护作用及成骨效应。方法通过阳极氧化法和油水两相法依次制备TNT、TNT@AHMS作为实验组,以酸蚀钛作为对照组(Ti);通过改变硅源用量比探索合成参数(3∶1,1∶1,1∶3);扫描电镜观察其表面形貌、水接触角测定仪测定亲水性、X射线光电子能谱仪分析元素组成;利用纳米压痕检测及超声震荡仪体外观察TNT@AHMS机械强度形貌保持效果;体外模拟浸泡实验观察其降解行为;利用MC3T3-E1细胞系观察细胞在材料表面的黏附、增殖和分化能力;利用SD大鼠股骨植入模型和Micro-CT验证AHMS对TNT形貌的保护作用及骨结合效果。结果TNT、TNT@AHMS形貌均制备成功,硅源用量比为1:3;扫描电镜可见钛纳米管间均匀覆盖AHMS涂层,介孔径约4 nm;AHMS掺入后材料表面为亲水性(12.78°),可检测到氨基基团(NH2-)存在,并在体外12 h内即可降解完全,从而重新暴露TNT活性形貌,累计硅释放量为10 ppm;纳米压痕检测表明TNT@AHMS具有更理想的表面机械强度。电镜观察可见TNT在AHMS的保护下较好地保持了自身形貌,而TNT组出现了严重剥脱。此外TNT@AHMS表面细胞的早期黏附、增殖,ALP活性以及植入4周后的骨体积分数均显著高于TNT组。结论表面沉积AHMS可以起到保护TNT纳米形貌的作用,在发挥其生物学功效的同时,还进一步增强了成骨能力。该方案为未来纳米形貌修饰钛种植体的研发提供了新的思路。

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。

有序介孔硅材料主-客体组装及应用研究

介孔分子筛材料具有高的比表面积和孔体积、发达的孔结构、可控的形貌、表面基团可功能化、耐热、无毒无害等特点,以其为研究核心,在学术界和工业界均具有广泛的应用前景。通过模板法合成孔径在纳米范围的有序介孔硅材料,其具有从一维到三维高度规整的孔道结构,在吸附、分离、催化、生物医药工程等领域展现出巨大的应用潜能。利用具有几何和电子束缚特性的有序规整孔道作为微反应器来进行纳米结构主-客体组装,势必会显著增强其应用价值。本文以有序介孔硅材料规整孔道为基础和出发点,结合本课题组多年的研究结果,系统概述了近几年客体在有序介孔硅材料孔道内组装的进展,探讨了主-客体组装过程中的影响因素和合成机理。最后,着重对主-客体组装材料在环境净化和生物医药工程领域的应用进行概述。

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。

硬脂酸单甘酯模板法制备介孔硅材料及功能化

以硬脂酸单甘酯非离子表面活性剂为模板剂,采用模板法自组装合成了具有介孔结构的新型纯硅基材料,并在此基础上添加镁铝改性合成了新型功能化介孔材料,采用XRD和N2物理吸附-脱附等方法进行表征,结果表明,活性物种进入了介孔硅的骨架并保持了介孔结构特征,活性物种在母体表面分散较好。以十八酸和丙三醇的酯化反应作为探针反应考察其催化性能,结果表明,功能化介孔材料有较好的酯化反应活性。

孔径可调单分散磁性介孔硅纳米材料制备及其调孔条件探讨

采用溶剂热法、改良Stober法及扩容方法制备了孔径在中孔范围可调的MCM-41磁性介孔硅材料。研究了投料量、pH、扩容剂加入量等主要因素对材料制备和介孔孔径的影响。实验结果表明,扩容剂间三甲苯与十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）物质的量比小于2∶1时,可得到孔径为2.4-5.5 nm的单分散磁性介孔硅纳米材料。

空心球状介孔硅基材料负载茂金属催化剂及催化乙烯聚合的研究

以HO(CH2CH2O)20(CH2CH2(CH3)O)70(CH2CH2O)20H三嵌段共聚物、2,2,4-三甲基戊烷和四甲氧基硅烷为主要原料合成了空心球状介孔硅基材料(MS);利用MS负载甲基铝氧烷和茂金属双(正丁基环戊二烯基)二氯化锆制备了催化剂MS-Bu;采用XRD、TEM、SEM、EDS、ICP和N2吸附-脱附等方法对试样进行了表征,并评价了MS-Bu催化乙烯聚合时的活性。表征结果显示,MS和MS-Bu呈空心球状,其晶体结构均为六方对称晶系;MS和MS-Bu的N2吸附-脱附等温线均为Ⅳ型,孔分布窄且均匀。活性评价结果表明,MS-Bu催化乙烯均聚、乙烯与1-己烯共聚时的活性很高,分别为6 122,5 998 g/g。

介孔硅层柱蒙脱石材料合成的新方法与表征

利用十六烷基三甲基溴化铵 (CTAB)将天然钠基蒙脱石改性成有机蒙脱石 ,以十二烷胺为模板剂 ,正硅酸乙酯为层柱前驱体 ,在室温下合成了新型介孔硅层柱蒙脱石材料 .用 XRD,TG,FTIR以及 N2 等温吸附 -脱附等技术对产物进行了表征 .结果表明 ,合成材料具有大通道 (净层间距为 2 .75 nm)、介孔孔径且孔分布窄 (平均孔径为 2 .1 7nm)、比表面积高 (SBET=82 1 .6 m2 /g)、热稳定性高 (大于 80 0℃ )等特征 .同时 ,通过改变中性胺的链长 ,研究了孔结构的调变规律 ,分析了材料的成孔机理和热稳定性提高的原因 .

硅基微/介孔材料吸附二硫化碳(CS_2)的性能

以聚甲基含氢硅氧烷(PMHS)和正硅酸乙酯(TEOS)为原料,在不同的PMHS:TEOS质量比条件下合成了一系列具有微/介孔硅基材料.N2吸/脱附表征显示该材料具有微/介孔双孔分布的结构特征和较高的比表面积,并且随着PMHS:TEOS质量比的变化而变化.其中,当PMHS:TEOS质量比为1:3时硅基微/介孔材料具有最大的比表面积,达到783m·2g-1.XRD表征结果显示,该材料是无定形材料.材料对二硫化碳(CS2)的吸附性能的研究结果表明,PMHS:TEOS质量比为1:3合成的硅基微/介孔材料对CS2的吸附量最大,静态吸附量达到762.76mg·g-1,动态吸附穿透时间达到35min.再生实验表明材料再生性良好,可重复使用。

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。

以甲酸溶液为介质的磁性介孔硅纳米材料的制备及其吸附性能

以甲酸溶液为介质,采用溶剂热法、改良的Stober法,用聚乙烯-聚乳酸共聚物做模板剂制备磁性介孔硅纳米材料,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、综合物性测量系统(PPMS)、比表面积及孔径分布测量仪等分析测试手段对所得磁性介孔硅纳米材料进行表征,并研究了其吸附性能。结果显示,以0.2mol/L甲酸溶液为介质制备的磁性介孔材料孔径为8.2nm、比表面积为258m2/g、孔体积为0.32cm3/g,饱和磁化强度达53A·m2/kg。这种磁性介孔硅纳米材料对牛血清蛋白、中性红、亚甲基蓝等物质有良好的吸附能力,其饱和吸附量分别达到53.6、24.1、66.8mg/g,表明制备的磁性介孔硅纳米材料在复杂环境样品的分离和富集方面具有一定的应用前景。

碳硅介孔材料对水中Cr^(6+)和苯酚的吸附性能研究

以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板和碳源,用水热合成法制备介孔氧化硅(MCM-41),再加浓硫酸,经过干燥、煅烧、水洗,得到介孔碳硅复合材料。考察其对环境水体中Cr^(6+)和苯酚的吸附性能。结果表明,吸附苯酚的最适条件:30℃,pH=5,吸附时间24 h,此时饱和吸附量为7~11 mg/g;吸附Cr^(6+)的最适条件:20℃,pH=8,吸附时间24 h,饱和吸附量为15~20 mg/g。用材料吸附微污染水中Cr^(6+)和苯酚,去除率分别达到70%和79.77%。

表面活性剂引导合成非硅基介孔材料的研究进展

非硅基介孔材料由于其突出的结构特性和特殊的光、电、磁性质,广泛应用于许多研究领域,使该类材料的合成逐渐成为研究者关注的焦点。本文综述了国内外近年来表面活性剂引导合成非硅基介孔材料的研究进展,阐述了离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂作为模板剂及混合模板剂合成介孔碳、介孔金属氧化物等非硅基介孔材料的现状,归纳了合成该类介孔材料的最佳工艺条件,总结了不同模板剂引导合成的非硅基介孔材料特点,同时列表对比了不同类型表面活性剂合成该类材料的性能参数和应用领域,并对其发展进行了展望,即表面活性剂的绿色化、材料的功能化、合成过程的共模板化是未来发展的主流方向。