文档库

最新最全的文档下载
当前位置:文档库 > 水热法直接合成介孔功能新材料

水热法直接合成介孔功能新材料

李 瑛:503组,Tel: 0411-********,

水热法直接合成介孔功能新材料

e-mail: yingli@http://www.wendangku.net/doc/ccfec44c7375a417876f8f2c.html

酸性条件下高度有序金属掺杂SBA-15介孔材料的合成

李 瑛 张文华 杨启华 李灿

中国科学院大连化学物理研究所 催化基础国家重点实验室503组

摘要: 在酸性条件下,通过对Al, Fe, Ti 等金属掺杂的SBA-15介孔材料的合成过程中发现硅源前体和金属前体水解速度的匹配对合成高度有序的介孔材料至关重要。通过水解控制法成功合成了高度有序的Al, Fe, Ti 掺杂的SBA-15介孔材料,并对材料进行了小角XRD ,N 2吸附,高分辨透射电镜及27Al MAS NMR 表征

关键词: 介孔材料,Al-SBA-15,Fe-SBA-15,Ti-SBA-15,水解控制法

沸石分子筛凭借其特殊的结构和性能引发了催化领域的一场变革,但在众多的催化加工中,特别是在一些精细化学品的合成及重质油的催化裂化过程中常常会遇到一些涉及较大分子的反应。这时微孔分子筛(0.3-1.0 nm )就不能满足需要。自20世纪90年代初,Mobil 石油公司的科学家发现新型有序纳米结构的介孔材料M41S 以来,介孔材料逐渐成为材料、化学、物理等学科的研究热点。该材料所具有的巨大的比表面积使其具有很高的活性和极大的吸附量,大的孔径可固定和装填大的活性化合物,减少反应物的扩散限制,所以很适合于催化大分子原料的反应。但是一般的介孔材料仅由硅氧结构组成, 缺乏反应的活性位, 所以需要负载其他物种引入活性位[1]。

到目前为止在介孔材料中引入活性位的方法主要有直接水热合成法和后嫁接法两种方法,在后嫁接法中,活性组分和介孔材料的结合是靠材料表面的硅羟基结合,需要无水无氧操作,比较难于控制。后嫁接的过程中容易引起孔道的阻塞和坍塌。而直接水热合成法在合成过程中一步引入活性金属组分,操作简单易行,较容易控制活性组分的加入量,可以控制绝大多数金属离子进入到材料的骨架中。

作为一种新型介孔材料, SBA-15具有较大的孔径和高比表面、水热稳定性好等优点,比传统的M41S 材料在催化领域的应用方面具有更大的优势。但SBA-15是在强酸性条件下合成,很难在合成过程中实现金属掺杂及其它的活性中心的引入,所以虽然对SBA-15材料的研究较多,但对金属掺杂的SBA-15材料的文献报道非常少。在合成金属掺杂的SBA-15过程中主要存在的主要问题是金属和硅源前体的水解聚合速度不匹配,及合成过程中酸性较强,金属-O-Si 键较难形成。在实验过程中,我们降低了合成过程中的酸度并采用水解控制法即选用不同的硅酯及金属前体或使用水解催化剂NH 4F 等方法成功实现了金属Ti 、Al 及Fe 等元素的掺杂。

1 实验

试剂与仪器:EO 20PO 70EO 20(P123,

Aldrich, Mw 为5800)异丙醇铝和异丙醇钛购自Aldrich 公司, 硝酸铁及正硅酸乙酯(AR)购自上海试剂厂。样品的表征采用X 射线粉末衍射(XRD)实验在BruckerAXS 的D8 Advance 型X 射线衍射仪上进行, 使用Cu 靶K 射线, 射线管电压为40 kV, 电流为30 mA 。样品的孔分布实验在Micromertics ASAP2000 物理吸附仪上测得,样品在573 K 抽真空活化, 77 K 下测得。透

图1 材料合成示意图