孔道幾何形貌控制合成基于多酸的復(fù)合催化劑及其催化性能研究.pdf

1、雜多酸(HPA)以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的催化性能受到廣泛的關(guān)注。然而,由于HPA的比表面積小(＜10 m-2 g-1)、熱穩(wěn)定性差且易溶于極性溶劑,限制了其在許多催化過程中的實(shí)際應(yīng)用。因此,將HPA固載到具有大比表面積、大孔徑和高孔容的介孔材料上可克服它們在催化反應(yīng)中的局限性并且獲得更好的催化性能。本文致力于設(shè)計(jì)制備系列具有不同孔道結(jié)構(gòu)有序性和幾何形貌的二氧化硅或二氧化鈦負(fù)載型H3PW12O40/SiO2和H3PW12O40/TiO2非均

2、相催化材料,并分別通過雙酚酸合成反應(yīng)和水中典型有機(jī)污染物降解反應(yīng)研究其非均相酸催化和光催化性能,具體研究內(nèi)容如下。
　　 1.在聚乙氧基-聚異丙氧基-聚乙氧基三嵌段共聚物(PEO-PPO-PEO,P123)的結(jié)構(gòu)導(dǎo)向作用下,采用一步溶膠-凝膠共縮合與水熱處理相結(jié)合技術(shù),制備了系列H3PW12O40擔(dān)載量(4.0-65.1％)可調(diào)控的三維交聯(lián)介孔結(jié)構(gòu)H3PW12O40/SiO2復(fù)合催化劑。通過光譜技術(shù)、X射線粉末衍射技術(shù)、氮?dú)馕?/p>

3、測定和電鏡技術(shù),對復(fù)合材料的組成與結(jié)構(gòu)、表面物理化學(xué)性質(zhì)和形貌進(jìn)行了詳細(xì)表征。當(dāng)H3PW12O40的擔(dān)載量低于20％時,這些材料呈現(xiàn)出較大的BET比表面積(604.5-753.0 m2 g-1)、較大的孔徑(6.1-8.6nm)和較高的孔隙率(0.75-1.2 cm3 g-1),而且,Keggin單元在整個材料中均勻分散。通過在無溶劑條件下以生物平臺分子(乙酰丙酸)為原料合成雙酚酸的反應(yīng),系統(tǒng)考察了這些復(fù)合材料的酸催化性能,并評價了其活

4、化和循環(huán)使用情況。
　　 2.在低聚非離子型表面活性劑C18H37(OCH2CH2)10OH(C18EO10,Brij76)的作用下,通過一步共縮合技術(shù),制備出了一系列介孔結(jié)構(gòu)H3PW12O40/SiO2復(fù)合材料:通過調(diào)控前軀體的成分比例(主要是水與其它物質(zhì)的摩爾比)和制備條件,分別獲得了具有二維六方p6mm、三維六方P63/mmc和三維海綿狀等不同孔幾何構(gòu)型的H3PW12O40/SiO2復(fù)合材料。這些材料具有較大的BET比表面

5、積(590-1050 m2 g-1)、較高的孔隙率(0.4-1.3 cm3g-1)和較大的孔徑(3.0-5.4 nm)。作為一種可重復(fù)使用的新型固體酸催化劑,在無溶劑條件下,以上材料成功地應(yīng)用于通過生物平臺分子(乙酰丙酸)合成雙酚酸的反應(yīng),并以此模型反應(yīng)考察了復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)有序度、孔幾何構(gòu)型、H3PW12O40擔(dān)載量及模板去除方法對催化反應(yīng)活性和選擇性的影響,并評價了其活化和循環(huán)使用情況。
　　 3.以非離子型表面活性劑為結(jié)構(gòu)導(dǎo)

6、向劑(P123和F127),分別采用蒸發(fā)誘導(dǎo)自組裝(EISA)和水熱處理技術(shù),一步制備出了系列具有二維六方p6mm、三維立方Im3m和三維交聯(lián)海綿結(jié)構(gòu)的介孔H3PW12O40/TiO2復(fù)合材料,詳細(xì)表征了這些復(fù)合材料的介孔結(jié)構(gòu)、形貌、孔隙率、光吸收特性和組成與結(jié)構(gòu)。隨后,在模擬太陽光照射下(λ＞320nm和λ＞400 nm),這些復(fù)合材料成功地應(yīng)用于水溶液中環(huán)境激素鄰苯二甲酸二乙酯和染料甲基橙及羅丹明B的光催化降解,同時,考察了H3PW