介孔分子筛研究现状文献综述和参考文献

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本文章主要对介孔材料的定义，类别和研究现状，以及介孔分子筛的研究现状加以介绍，并为合成Cu-MCM41介孔分子筛查阅资料，确定实验方案。基于对MCM-41介孔分子筛改性的研究，在MCM41介孔分子中掺杂铜金属，使分子筛具有某种活性以改善MCM-41介孔分子筛的性能。本实验主要研究了铜源引入的时机不同，对水热合成的Cu-MCM-41介孔分子筛物性的影响。44478

关键词：介孔分子筛；水热合成法

引言

据IUPAC定义，多孔材料孔径大小可分为三类：微孔材料，介孔材料，大孔材料。具体为：孔径尺寸小于2nm的为微孔分子筛，大于50nm的为大孔分子筛，介于2～50nm的为介孔分子筛。微孔分子筛材料已作为工业催化剂广泛使用,但是较小的孔径限制了其对大分子的催化作用。1992年 Mobil公司研究人员成功地合成了M41S 系列介孔材料，是一种孔径介于微孔和大孔之间的具有巨大表面积和一维孔道结构的新型材料。该材料具有孔道结构高度有序、孔径均一可调、比表面积较大、内表面可修饰、骨架结构稳定论文网、易于掺杂、孔壁组成和性质可调控等特点。目前，已经开发出来的具有高度有序结构的纯硅介孔材料主要包括：(1)M41S系列，包括二维六方相 MCM-41、立方相MCM-48、和层状MCM-50；(2)SBA系列，包括SBA-1， 2，3，7和SBA-11，12，14，15，16等类型；(3)HMS系列；(4)其它诸如 F127系列、MSU系列、K1T系列、FDU系列、AMS系列、HOM系列等多种结构体系。

二介孔分子筛的研究现状

1有序介孔材料的研究现状

1.1介孔材料的类别

有序介孔材料是上世纪 90 年代迅速兴起的新型纳米结构材料，它是以表面活性剂形成的超分子结构为模板，利用溶胶-凝胶工艺，通过有机物-无机物界面间的定向作用，组装成孔径在 2~30 nm 之间孔径分布窄且有规则孔道结构的无机多孔材料。有序介孔材料引起广大科研人员的注意是在1992年美国Mobil 公司的研究者Beck 等人使用阳离子表面活性剂做为结构的模板剂，合成了 M41S 系列氧化硅(铝) 有序介孔材料，发现了这一系列的新介孔材料具有与表面活性剂液致晶体相同的结构。Mobil 公司合成的M41S系列介孔分子筛包括 MCM-41(六方相)，MCM-48（立方相）和 MCM-50（层状结构）。有序介孔材料是一个大家族，在已经合成的有序介孔分子筛中，按照化学组成不同，分为硅基介孔材料和非硅基介孔材料两大类。其中硅基介孔材料包括纯硅介孔材料和改性介孔材料，纯硅介孔分子筛材料包括 MCM、SBA、FSM、HMS、MSU 等结构，如 MCM-41，SBA-15 就是常见的纯硅介孔材料；非硅基介孔材料包括惨杂金属元素的介孔材料、有机分子修饰的介孔材料、固载金属络合物的介孔材料。如 Ti-MCM-41、NH2-MCM-41、SH-MCM-41、MSU- x、ZSM-5、G-SBA-15-BOC 等很多材料就是常见的改性材料。这些优异的结使其在大分子催化、生物过程、选择性吸附等领域具有广阔的应用前景。

1.2有序介孔材料的制备方法

有序介孔材料的制备方法主要有溶胶-凝胶法、水热法及微波合成法等，而溶胶-凝胶法和水热法由于具有操作方便、简单易行等特点，在目前应用得最多，微波合成法则开始被越来越多的研究者试用。有序介孔材料的制备机理主要有液晶模板机理(Liquid crystal template mechanism, LCT)、协同作用机理(Cooperative formation mechanism, CFM)等，而被大众广泛接受的是液晶模板机理。形成介孔材料可能存在两条途径：第一条是溶解在溶液中的表面活性剂先形成棒状胶束并排列成规则结构的液晶相，当加入无机硅源后，硅物种沉积聚合在液晶相周围形成六角结构的有机-无机杂化体；第二条是硅源加入后，在溶液中含硅化合物与表面活性剂胶束相互作用，通过自组装作用而形成规则六角结构的有机-无机杂化体。有序介孔材料虽然目前尚未获得大规模的工业化应用，但它所具有的孔道排列有序、大小均匀、孔径可在 2~50 nm 范围内连续调节等特性，使其在分离提纯、生物材料、催化、新型组装材料等方面有着巨大的应用潜力。MCM-41的合成主要采用水热合成法，利用有机表面活性剂和硅源作为原材料来制备。由于全硅 MCM-41 离子交换能力较小，酸含量及酸强度低，不具备催化氧化反应能力,热稳定性及水热稳定性差，必须通过对其结构进行改性而提高性能。因此，人们对其进行了大量的改性研究。