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介孔材料由于具有非常大的比表面积以及比传统微孔材料大的多的孔径,并且孔径具有可调变性,在催化剂及药物吸附等领域具有广阔的应用前景。然而,由于介孔材料的骨架在微观上为非晶结构,同时构成骨架的末端硅羟基的缩合程度低,这使材料的水热稳定性低,阻碍了介孔材料在大分子催化领域的应用。介孔材料水热稳定性低的一个主要原因是介孔孔壁存在大量的硅羟基,极大地促进了孔壁的水解。提高介孔材料的合成温度可以提高孔壁的缩聚程度,但是模板剂形成的胶束在高温条件下不稳定,甚至可能引起模板剂烷基链的断裂,因此在高温条件下合成介孔二氧化硅是一个亟待解决的问题。一般胶束是在范德华力的作用下形成的,而非共价键力在高温条件下是不稳定的,且模板剂分子在高温条件下可能断裂,由此设想将构成自组装胶束的两亲分子在胶束内部体系通过共价键力连接起来,则由此构成的介观相将耐受更高的合成温度。 在本文的研究工作中,探索出了一条新的介孔二氧化硅分子筛高温水热条件下的合成途径。首先探索了以不饱和的脂肪酸α-亚麻酸作为模板,在高温(大于180℃)水热的条件下通过胶束内聚合的方法使其自组装体的结合力由范德华力变为化学共价键,以此硬模板为平台,制备出了高度水热稳定的介孔二氧化硅YMS-1。YMS-1在沸水中处理5天后,比表面积仍能保持高达670 m2g-1,显示出了良好的水热稳定性。透射电镜和氮气吸附脱附等温线分析显示,YMS-1分子筛同时具有微孔和介孔两种尺度的孔道,且微孔孔道的水热稳定性更好,在水热处理9天之后仍然能够很好的保持。29Si MAS NMR谱图显示,完全缩聚的O4型硅(完全缩聚的)为材料中主要的硅组分,这解释了材料的高水热稳定性。 其次探索了以油酸为模版,在高温水热(大于180℃)条件下,通过胶束内聚合的方法来增强胶束问的结合力。但是由于油酸的双键仅有一个,在高温水热条件下,无法提供足够大的自组装体的结合力,合成样品为层状相。水热温度(100℃)条件下,可以合成出六方的介孔二氧化硅材料YS-1。YS-1样品的比表面积为735 m2g-1,经过5天沸水处理之后,比表面积下降为351 m2g-1,大约下降了一半。相比YMS-1,YS-1的比表面积在水热前后都比YSM-1低,同时也说明提高水热温度可以达到提高介孔材料水热稳定性的目的。