具有介孔結(jié)構(gòu)的硅酸鹽復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、近年來，納米復(fù)合材料的許多性能都優(yōu)于單組分材料，應(yīng)用非常廣泛。納米復(fù)合材料在填料、催化、光學(xué)、生物醫(yī)藥、藥物載體和多功能涂層材料等方面有著廣闊的應(yīng)用前景。本論文采用犧牲模板法制備了堿式硅酸鎳和硅酸錳的核殼微球和中空微球，通過氫氣對Ni3Si2O5(OH)4進(jìn)行還原，制備出Ni/SiO2催化劑，采用SEM、TEM、XRD以及BET等測試手段對制備的樣品進(jìn)行了表征和分析。并將Ni/SiO2催化劑應(yīng)用在間二硝基苯催化加氫制備間苯二胺的反應(yīng)中，

2、考察了催化劑結(jié)構(gòu)、反應(yīng)溫度以及反應(yīng)壓力等對催化活性以及選擇性的影響。本論文的研究結(jié)果如下:
　　1.合成具有介孔結(jié)構(gòu)的Ni/SiO2復(fù)合材料中空微球
　　采用犧牲模板/界面反應(yīng)法，以二氧化硅為模板，乙酸鎳為鎳源，在180℃水熱條件下一步法合成了堿式硅酸鎳中空微球。在氫氣氣氛下，對其進(jìn)行還原得到介孔結(jié)構(gòu)的Ni/SiO2中空微球。利用BET測試了其介孔結(jié)構(gòu)、比表面積及介孔大小。測試結(jié)果表明，還原前Ni3Si2O5(OH)4和還原

3、后Ni/SiO2微球的BET比表面積分別為214.21m2/g和222.81m2/g，孔容分別為0.42cm3/g和0.49cm3/g，介孔大小分別為7.76nm和8.85nm，還原前后其比表面積、孔容積和介孔尺寸略有改變，合成的Ni/SiO2催化劑具有相對比較大的比表面積。
　　2.具有介孔結(jié)構(gòu)的Ni/SiO2催化劑的催化性能研究
　　將制備的具有介孔結(jié)構(gòu)的Ni/SiO2催化劑用于催化間二硝基苯液相加氫制備間苯二胺的反應(yīng)，

4、考察了Ni/SiO2的催化加氫性能，如間二硝基苯的轉(zhuǎn)化率和間苯二胺的選擇性。通過研究催化劑結(jié)構(gòu)、反應(yīng)溫度以及反應(yīng)壓力等對間二硝基苯液相加氫過程的影響，確定了間二硝基苯液相加氫制備間苯二胺的適宜反應(yīng)條件。實驗結(jié)果表明，介孔Ni/SiO2催化劑不僅對間二硝基苯的轉(zhuǎn)化表現(xiàn)出了很好的催化活性，而且對間苯二胺也表現(xiàn)出很高的選擇性。反應(yīng)條件為373K、3MPa、4h時，間二硝基苯的轉(zhuǎn)化率達(dá)100％，生成間苯二胺的選擇性為94％。
　　3.水熱

5、法制備出了二氧化硅/硅酸錳核殼微球和硅酸錳空心微球
　　反應(yīng)溫度為180℃，Si/Mn為1∶2，水熱條件下制備出了具有可控殼層厚度的SiO2/MnSiO3核殼微球和MnSiO3空心微球。改變Si與Mn摩爾比會影響產(chǎn)物的形貌。固定反應(yīng)物的Si與Mn摩爾比，調(diào)節(jié)反應(yīng)時間，可調(diào)控SiO2/MnSiO3核殼微球結(jié)構(gòu)內(nèi)部核的大小與殼的厚度。反應(yīng)溫度不同，隨著反應(yīng)溫度的升高，二氧化硅核消失的速率加快，MnSiO3空心微球的生成時間縮短。通過B

6、ET測試結(jié)果表明，水熱反應(yīng)時間分別為6h和24h的介孔SiO2/MnSiO3核殼微球和介孔MnSiO3空心微球的BET比表面積分別為424.12m2/g和493.98m2/g，孔容分別為0.33cm3/g和0.44cm3/g，介孔大小分別為3.03nm和3.44nm。合成的介孔SiO2/MnSiO3核殼微球和介孔MnSiO3空心微球具有相對比較大的比表面積。采用H2作為還原劑，對MnSiO3進(jìn)行還原，得到的產(chǎn)物為氧化錳，經(jīng)過H2還原后，