無鈉硅溶膠體系合成介孔二氧化硅材料的研究.pdf

1、論文綜述了近期無機介孔材料的合成及應用研究進展，選擇以無鈉硅溶膠為硅源、嵌段共聚物P123(EO20PO70EO20)和十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)為模板劑，采用水熱晶化法和超聲法合成介孔材料，重點討論了SBA-15介孔二氧化硅材料的水熱合成，對其影響因素如合成溫度、酸度、濃度、模板劑等進行研究，并借助XRD、TEM、N2吸附等方法對合成材料的結構性質進行了表征。研究表明： 1.SBA-15骨架結構的形成和性質與合成體系的溫

2、度、酸度、反應物濃度及輔助模板劑密切相關。以親水性無鈉硅溶膠為硅源、P123和CTAB為模板劑，在308～358K均可合成出結構六方有序、孔道規(guī)則的SBA-15介孔材料。在308～358K溫度范圍內合成產物的骨架結構交聯(lián)度和孔徑隨溫度遞增，而333K下合成樣品的比表面積和孔容最大。 2.主模板劑P123是決定合成產物具有SBA-15無機介孔骨架結構的根本因素。在保持HCl初始濃度一定的前提下，即使P123質量分數(shù)低至0.45％仍

3、可合成出結構高度有序的SBA-15，但在本實驗的合成體系中P123質量分數(shù)在1.0～2.5％范圍內為宜。 3.輔助模板劑有助于協(xié)調有機液晶模板與無機組分形成無機－有機復合物結構。加入輔助模板劑CTAB或十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)有助于增強無機－有機復合物結構的穩(wěn)定性，有利于促進SBA-15無機介孔骨架的形成，并可拓寬合成溫度范圍。但輔助模板劑與主模板劑的比例須控制在一適宜范圍內才能得到高度有序的六方SBA-15。 4.

4、以無鈉硅溶膠為硅源較低溫度(308K)下合成的樣品水熱穩(wěn)定性較差，而較高溫度(338～358K)下合成的樣品在沸水中處理12～24h后仍可較好地保持高度有序的介孔結構。合成初產物未經(jīng)二次晶化處理前，低溫合成樣品骨架內部結構有序度較差，無定形成分相對較多；而較高溫度下合成的樣品骨架較為致密，交聯(lián)度高，提高合成溫度具有與二次晶化處理相似的效果。 5.酸度對形成SBA-15無機介孔骨架結構影響顯著，以無鈉硅溶膠為硅源在較高溫度下合成S

5、BA-15須保證一定酸度，在中性和堿性條件下只得到無定形物質或無沉淀生成。合成體系反應物總體濃度對合成產物結構影響相對較小。 6.摻雜金屬鹽直接水熱晶化合成SBA-15，其產物結構與全硅SBA-15相近，但采用混合溶膠法制備含鋁、鈦SBA-15結果并不理想，可能是由于混合溶膠均勻性差的原因阻礙了無機介孔結構骨架的有序化。 7.以無鈉硅溶膠在低溫下合成MCM-41，產物未經(jīng)二次晶化處理前樣品骨架較為疏松，焙燒后部分骨架坍縮