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本文主要研究了金属掺杂对介孔材料结构和活性的影响,考察了合成方法、掺杂金属种类、掺杂量等因素对材料结构的影响,并对其CO2吸附能力做了比较。通过XRD、BET、SEM和TEM等多种表征手段对金属掺杂介孔材料的结构及其物化性质特征进行分析,实验结果表明在介孔材料中掺杂金属,有助于提高其CO2吸附能力。
对不同合成方法掺杂金属介孔材料的性能影响分析可知,对于SBA-15系列,采用分散吸附法、共聚法、离子交换法,其CO2气体吸附能力均随着掺杂金属量的增加而提高。SBA-15的CO2吸附量从纯硅基的0.419 mmol/g升高到MgO-Al-SBA-15的1.04mmol/g,吸附能力提高了一倍多。
但应控制其金属量与硅基介孔材料的摩尔比不高于Mn+:Si=1:1(Mn+表示金属离子),以免造成孔道的堵塞。而对于MCM-41系列,由于其狭窄的孔道结构,大部分金属掺杂方法都不利于CO2吸附性能的提高,唯有使用有机接枝法掺杂金属可使其得到改善,掺杂金属后,MCM-41的CO2吸附量从纯硅基的0.965mmol/g上升到Mg-en-MCM-41-4.0mL的1.32mmol/g。
溶剂会对表面活性剂溶液胶束结构产生影响,继而使介孔材料结构也产生改变。对于乙醇和水混合溶剂,随乙醇加入量的增加,材料从规整二维六方介孔结构逐渐向无定型结构发生递变,而材料形貌从短棒状向空心球转变,当控制n(EtOH)/nH2O=0.35时,所得材料为平均直径1μm的均匀空心球颗粒。