分级结构介孔-大孔材料及其实际应用

介绍了具有分级结构的大孔-介孔材料的合成方法(包括双模板法、单一表面活性剂/无模板剂一步合成法和生物模板法)及其实际应用。分级结构的介孔-大孔材料具有内部相互连通的孔道结构,与具有单一孔径的材料相比,分级孔结构的材料不但更有利于反应物分子的扩散,还能保持大比表面积和一定的孔道尺寸,因此在水中污染物的吸附分离、催化剂和催化剂载体、太阳能转化利用、电化学催化及药物的传输和缓释等方面具有广泛的应用。

分级结构介孔-大孔氧化铝的研究进展

介孔氧化铝材料自合成以来,因其在催化、吸附等领域的广泛应用受到了极大的关注。随着石油化工领域大分子反应不断增加,介孔氧化铝的使用逐渐受到限制,合成具有分级结构介孔-大孔氧化铝材料将具有重大意义。分级结构介孔-大孔氧化铝因其同时具有介孔和大孔孔道,不仅促进了客体分子在孔道内部的传送、减小扩散阻力,而且增大了孔道的比表面积,有助于改善吸附和分离效率、延长催化寿命,因此在吸附和催化方面具有广泛的应用前景。介绍了采用单模板法、双模板法和无模板法合成分级结构介孔-大孔氧化铝材料,并对材料在吸附和催化领域的应用进行探讨,最后对分级结构介孔-大孔氧化铝材料的发展趋势进行了展望。

双模板法合成介孔/大孔二级孔道碳材料

以酚醛树脂低聚物为前驱物,利用双模板法制备了具有介孔/大孔双孔结构的碳材料.其中以二氧化硅蛋白石为大孔模板,以嵌段共聚物自组装结构为介孔模板.对样品进行了扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM),X射线衍射(XRD)和氮气吸附-脱附实验表征.结果表明所制备的双孔碳材料大孔直径约为230nm,介孔直径10nm.

介孔碳材料的研究进展

介孔碳材料可以通过不同的合成方法对其孔结构和孔径大小进行调节。具有规整结构的有序介孔碳材料可以通过模板法合成得到。硬模板方法一般采用有序的介孔二氧化硅材料为模板得到碳复制品。基于对嵌段共聚物与热固型树脂共混的深入理解,利用有机-有机自组装法合成出有序的正相介孔碳材料也得到了很大发展,主要以酚醛树脂为前驱体,通过溶剂挥发自组装或者水热合成方法得到。同时,也在不断地探求更简单合理、经济有效的方法来得到具有多尺度孔结构的碳材料,而且对材料微观及宏观形貌的控制及材料的实际应用也取得很大的进展。

介孔/大孔复合孔结构硅胶整体柱的制备与孔径控制

使用正硅酸甲酯/聚乙二醇/三嵌段共聚物/盐酸双模板体系制备了具有贯通的双连续大孔、骨架由六方有序介孔组成的介孔/大孔复合孔结构硅胶整体柱材料,考察了对产物双孔分布的调控方法。通过 N_2吸附、压汞法、X 射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜表征发现,随模板剂聚乙二醇和三嵌段共聚物加入量的增加,产物的大孔孔径逐渐减小(平均孔径由5.1μm减小至0.1μm),且三嵌段共聚物加入量的变化对产物介孔结构的有序性有重要影响;通过选择具有不同聚氧丙烯链长的三嵌段共聚物作为模板剂,能有效控制产物的有序介孔孔道大小,平均孔径在3.4～5.1 nm 内变化。

双模板法制备介孔/大孔复合孔结构硅胶独石

采用双模板法，向正硅酸甲酯的水解体系中同时引入聚乙二醇和三嵌段共聚物，成功制备出具有双连续大孔、同时孔壁中分布着有序介孔的复合孔结构硅胶独石材料。产物的比表面积高达880m^2／g，大孔孔径为0．2～5μm，介孔高度集中地分布在5nm。结合物理吸附、扫描电镜、粉末X射线衍射和透射电镜等表征手段，发现合成条件如原料组成、反应温度和pH值等对反应体系中凝胶化转变和相分离发生的相对速度有重要影响，进而影响产物复合孔结构的生成。此外，通过对合成条件的优化，一方面增强了无机骨架的强度，另一方面降低了湿凝胶干燥过程中的毛细管压力降，有效缓和了凝胶结构在干燥过程中的开裂和变形，使复合孔结构硅胶独石在厘米尺度内具有良好的整体性能。