MCM-41介孔分子筛的合成及其研究现状

MCM-41分子筛是M41S系列有序介孔材料的一个分支,是一种新型的纳米结构材料。MCM-41具有比表面积大、耐腐蚀性、吸附量大等特点,因此在光催化、生物材料等领域有着广泛的应用和发展潜力。以碳原子数大于6的长链表面活性剂为模板剂,在液晶模板、协同作用、中性模板剂、层状中间相转换等合成机理下,可制备得到介孔分子筛MCM-41。MCM-41有序介孔材料具有稳定的二氧化硅结构,孔壁薄,表面结构规整,有规则的孔道结构,水热稳定性好,具有沸石分子筛的特性,因此在催化裂化、高分子合成等领域有了新的应用。本文简要介绍了MCM-41有序介孔材料的制备、应用现状及发展前景。

MCM-41介孔分子筛合成研究Ⅱ.微波辐射合成法

采用 微波辐 射技术合 成了 Ｍ Ｃ Ｍ４１ 介孔分 子筛，并 用 Ｘ Ｒ Ｄ ， Ｓ Ｅ Ｍ ， Ｉ Ｒ， Ｎ Ｍ Ｒ 和吸 附等表征手段考 察了其 晶化过程 、晶体 形 貌和 稳定 性 等特 点． 结 果表 明， 微波 法合 成 Ｍ Ｃ Ｍ４１ 分 子 筛时诱导期 极短，晶 化速度很 快且在晶 化后期 无转晶现 象； 微 波法 合成 的 Ｍ Ｃ Ｍ４１ 试样 的吸 附容 量较低，但 具有较强 的耐热及 水热稳 定性和抗 酸碱能

新型MCM-41-β-沸石中孔-微孔复合分子筛

ＭＣＭ－４１是１９９２年由Ｍｏｂｉｌ公司首次合成，具有可调的规整孔道结构，孔径大小为１．６～１０ｎｍ的六方中孔分子筛［１，２］，β－沸石是具有三维十二元环孔道，一条线性通道孔径为０．５７ｎｍ×０．７５ｎｍ，另一条由两种线性通道相交形成的弯曲通道，孔径...

介孔分子筛Al-MCM-41的合成与催化异构化性能

采用正硅酸乙酯（TEOS）为硅源,九水硝酸铝为铝源,十六烷基三甲基溴化胺（CTMABr）为模板剂,在室温条件下合成了介孔Al-MCM-41分子筛。通过XRD、N2等温吸附、SEM、FTIR等分析测试手段表征了分子筛的介孔结构和表面性质。结果表明所合成的分子筛有良好的介孔结构和较高的有序度,并且有较高的比表面积（达到816 m2.g^-1）和窄的孔径分布。采用程序升温的焙烧方式、凝胶Al/Si比最大范围控制在0.06~0.13有利于合成高度有序的介孔Al-MCM-41分子筛。评价结果表明,所合成的Al-MCM-41分子筛对桥式四氢双环戊二烯（endo-TCD）异构化反应合成挂式异构体exo-TCD及金刚烷具有较高的催化活性和极高的选择性。

MCM-41介孔分子筛合成研究Ⅰ.水热合成法

以 十六 烷基 三甲 基溴 化铵 为附 加试 剂合 成了 Ｍ Ｃ Ｍ４１ 介 孔分 子筛， 并 用 Ｘ Ｒ Ｄ ， Ｓ Ｅ Ｍ 和 Ｉ Ｒ 等 表征手段 考察了晶 化时间 、晶化温度 、物料 组 成和 附 加试 剂用 量 等对 其晶 化 过程 的影 响． 结果表明 ， Ｍ Ｃ Ｍ４１ 介孔分 子筛的晶 化诱导 期较长，在 晶化后 期存在着 转晶现 象，而且有 一较适 宜的晶化温 度、物料 组成和附 加试剂

以硅溶胶和三氯化钛为原料合成Ti-MCM-41分子筛 Ⅱ.Ti-MCM-41分子筛的表征

利用N2 吸附 ,TG DTA ,FT IR ,UV Vis和UV Raman光谱等技术对以硅溶胶和TiCl3水溶液为原料合成的中孔Ti MCM 4 1分子筛的孔结构和钛的配位状态进行了详细的表征 .N2 吸附等温线表明 ,Ti MCM 4 1分子筛的孔径比纯硅MCM 4 1分子筛小 ,钛的加入使分子筛的单胞体积大大增加 ,比表面积和孔壁厚度也显著增大 .TG DTA结果表明 ,Ti MCM 4 1分子筛中存在着两种不同的模板剂键合位 .FT IR ,UV Vis及UV Raman光谱表明 ,Ti原子存在于分子筛骨架中且以四面体方式配位 ,没有结晶状态的TiO2 形成 .

厚壁MCM-41中孔分子筛的合成

在水热条件下，以硅酸钠、活性氧化铝为硅源和铝源，表面活性剂ＣＴＭＡＢ为结构模板剂，对合成过程的凝胶组成、晶化温度、晶化时间等因素进行正交试验，成功地合成出相对结晶度高的厚壁ＭＣＭ－４１中孔分子筛材料。采用ＸＲＤ、低温Ｎ２吸附（ＢＥＴ）等测试手段对合成的ＭＣＭ－４１样品进行表征。考察了影响ＭＣＭ－４１孔壁厚度的主要因素。结果表明，向体系中加入适量的稀硫酸和有机酸，有效地控制了体系的ｐＨ，提高了ＭＣＭ－４１的相对结晶度和孔壁厚度。通过优化合成条件，合成出孔径３１８ｎｍ、比表面大于１０００ｍ２·ｇ－１、孔壁厚度２８２ｎｍ的ＭＣＭ－４１中孔分子筛。

有机弱碱体系中氢型硅铝MCM-41介孔分子筛的合成及表征

以有机胺为碱源合成出硅铝介孔分子筛ＭＣＭ－４１， 并将合成产物的性能与采用传统方法（以氢氧化钠为碱源）合成的产物进行了对比． 所合成产物经焙烧脱除有机表面活性剂后即为氢型． ＸＲＤ和ＴＥＭ 结果表明， 所合成的产物骨架具有很高的有序度． 固体核磁共振结果显示， 铝原子以四配位的形式存在于样品的原粉中． 经过高温焙烧， 有少量骨架铝脱出骨架， 转变成六配位形式．

以硅溶胶和三氯化钛为原料合成Ti-MCM-41分子筛 Ⅰ.Ti-MCM-41分子筛的合成

以硅溶胶和TiCl3 水溶液为原料 ,采用水热合成方法制备了结晶度和长程有序性较高的中孔Ti MCM 41分子筛 .钛的加入提高了中孔分子筛的长程有序性 .辅助模板剂的选择对分子筛的合成很重要 ,其中以四甲基氢氧化铵和四乙基氢氧化铵作辅助模板剂的效果较好 .四甲基氢氧化铵的用量对分子筛的结晶度和长程有序性也有影响 ,用量过高和过低都会降低分子筛的结晶度 .合成的分子筛中的钛含量 (摩尔分数 )可以达到 3 75 % ,进一步增加钛的含量 。

中孔分子筛MCM－41的合成与表征

以白炭黑和正硅酸乙酯为硅源，十二、十六烷基三甲基铵为模板剂，用水热法和室温直接法合成出中孔分子筛ＭＣＭ－４１，考察了对合成的影响因素，用红外光谱、吸附、孔分布、热分析等手段对这两种产物进行了表征。结果表明：这种分子筛可以在很宽的配比范围内获得，但较高水硅比更有利于合成；在水硅比较低的体系中得到了一种类ＭＣＭ－４１中孔相（亦应属于ＭＣＭ－４１），其ＸＲＤ衍射峰较宽，２θ角度偏低，具有类似于无定形硅铝酸盐的骨架结构。

MCM—41分子筛的改性、表面结构与吸附性质的研究

用三甲基氯硅烷、二甲基二氯硅烷、甲基三氯硅烷、四氯化硅与甲基碘改性高硅MCM-41中孔分子筛.XRD,^(29)Si MAS NMR,^(13)C CP MAS NMR,以及N_2、水与环己烷吸附的表征,显示改性不同程度地改变了分子筛的表面组成与结构,减小孔径,增加孔壁厚度,因而影响吸附行为,减小吸附容量.硅烷化减少了MCM-41的表面硅羟基含量,增加其疏水性.用CH_3I改性使孔径减小1.4nm,而硅羟基含量并未显著减少.硅烷化以及用CH_3I改性可提高MCM-41分子筛的热稳定性.SiCl_4的改性作用相对不明显.样品的水及环己烷吸附容量与其表面硅羟基含量呈现不同的线性关系,揭示高硅MCM-41分子筛表面吸附中心的本性.

MCM-41分子筛担载纳米TiO2复合材料光催化降解罗丹明B

采用溶胶-凝胶法将TiO2担载在介孔MCM-41分子筛上,制备了不同TiO2含量的系列TiO2/MCM-41复合材料,利用X射线衍射、N2吸附、紫外-可见光谱和透射电镜等方法对其进行表征.TiO2的晶型为锐钛矿相,复合材料的比表面积和孔体积随其中TiO2担载量(复合材料中TiO2与MCM-41的质量比)的增加而减小,TiO2的平均粒径随其担载量的增加而增大.以罗丹明B的光催化降解为探针反应,评价了TiO2/MCM-41复合材料的光催化降解活性.结果表明,在紫外光照射下,罗丹明B在该复合材料上的光催化降解反应遵循一级反应动力学,复合材料对罗丹明B的光催化降解活性明显高于商用TiO2(P-25),复合材料的光催化降解活性由复合材料的吸附能力和所含TiO2的光催化活性共同决定.

含稳定骨架铁的Fe-MCM-41介孔分子筛的合成与表征

以离子液体1-十六烷基-3-甲基溴代咪唑([C_(16)mim]^+Br^-)为模板剂合成了含铁介孔分子筛Fe-MCM-41,并对其结构和形态进行了表征.研究结果表明,用该方法合成的Fe-MCM-41不仅具有比较大的比表面积,规则的介孔孔道结构等特征,而且形成了双孔道结构.UV-Vis和EPR顺磁共振的表征结果表明,采用离子液体[C_(16)mim]^+Br^-为模板剂所合成的Fe-MCM-41介孔分子筛,铁物种能稳定地存在于介孔分子筛骨架中.

干粉法合成中孔分子筛MCM┐41

以十六烷基三甲基溴化胺为模板剂，用无定形二氧化硅（白炭黑）作为硅源，首次利用干粉合成法制备了中孔分子筛材料ＭＣＭ－４１，并对其物理化学性能进行了表征。

Co-MCM-41和Co-MCM-48分子筛的合成与表征及其对临CO_2乙烷脱氢反应的催化性能

合成了Co-MCM-41和Co-MCM-48分子筛,并用X射线衍射、红外光谱和紫外可见漫反射光谱等技术对样品进行了表征.结果表明,部分Co离子掺杂进入了各分子筛的骨架中,在Co-MCM-41分子筛中只含有Co(Ⅱ),而在Co-MCM-48分子筛中只含有Co(Ⅲ).分子筛中Co离子的价态不同是导致它们反应性能差异的根本原因.

一种制备MCM-41/Y分子筛复合材料的新方法

以Y沸石为内核 ,以异丙醇铝为铝源 ,正硅酸乙酯为硅源 ,十六烷基三甲基溴化铵为模板剂 ,在控制条件下合成了MCM 4 1/Y分子筛复合材料。用X射线衍射、扫描电镜、低温N2 吸附等手段对其物理化学性能进行了表征 ,用萘的液相叔丁基化反应考察了这种新材料的催化性能。结果表明 ,这种复合材料与HY相比 ,对反应的活性虽有所下降 ,但选择性却大大提高。

中孔MCM-41分子筛在微孔沸石ZSM-5上附晶生长的研究

首次在微孔沸石ＺＳＭ５表面进行了ＭＣＭ４１分子筛的附晶生长，并首次提出中孔材料ＭＣＭ４１分子筛静电组配理论的新形式（ＸＳ＋Ｉ）；同时利用ＸＲＤ、ＴＥＭ、ＢＥＴ等测试手段表征了合成样品，并讨论了微孔沸石表面附晶生长中孔分子筛ＭＣＭ４１的合成化学，考察了Ｆ离子效应、ｐＨ值及表面活性剂ＣＴＡＢ（十六烷基三甲基溴化铵）的影响。

MCM-41中孔分子筛的全微波辐射快速合成

采用正硅酸乙酯（ＴＥＯＳ）作硅源，十六烷基溴化铵（ＣＴＡＢｒ）作为模板剂，首次通过全微波辐射法合成了ＭＣＭ－４１中孔分子筛，用ＸＲＤ，ＴＧ，ＩＲ和ＳＥＭ等实验技术进行了表征．结果表明，此法合成时间短，晶化只需１０～１５ｍｉｎ，焙烧脱模也仅需１ｈ左右．本实验条件下，所得分子筛晶粒分布均匀，晶形以球状为主，晶粒大小约为１０μｍ．全微波辐射合成法，具有工艺简单，操作方便，省电节能，产品收得率高等特点．它可能为ＭＣＭ－４１中孔分子筛的快速合成，探索出一条新的途径．

中孔分子筛FeMCM－41的合成与表征

水热法直接合成了中孔材料ＲｅＭＣＭ－４１分子筛；通过ＸＲＤ，骨架ＩＲ，ＥＳＲ，紫外温反射，＾２９ＳｉＭＡＳ ＮＭＲ等测试，表明铁处在分子筛骨架上，同时考察了ＦｅＭＣＭ－４１的热稳定性，吸附量和酸性。

全硅MCM-41中孔分子筛的合成

在碱性条件下，采用水热晶化法，以水玻璃为硅源，表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵为结构模板剂，成功合成出全硅MCM-41中孔分子筛。采用X射线衍射分析研究了合成条件(pH值)、凝胶配比(表面活性剂/SiO2、H2O/SiO2)和凝胶后处理条件(老化时间、晶化温度、晶化时间和焙烧温度)对MCM-41结构的影响, 结果表明全硅MCM-41的合成条件为pH 10.5～12.5，表面活性剂/SiO2 0.05～0.7，H2O/SiO2 40～200，老化时间长对合成晶形较好的全硅MCM-41有利，晶化温度70℃～100℃，晶化时间24小时，焙烧温度540℃～740℃。