中微双孔分子筛SBA_15的合成_罗劭娟
第25卷第6期化学反应工程与工艺Vol25,No6 2009年12月Chemical Reaction Engineering and Technology Dec.2009
文章编号:1001-7631(2009)06-0538-07
中微双孔分子筛SBA215的合成
罗劭娟 奚红霞 陈汇勇 李 忠 夏启斌
(华南理工大学化学与化工学院,广东广州 510640)
摘要:采用P123(PEO20PPO70PEO20)为模板剂,正硅酸乙酯(TEOS)为硅源试剂,在强酸溶液中采
用水热晶化法合成中微双孔分子筛SBA215,并考察模板剂浓度、反应温度,离子导向剂和共溶剂对中微
双孔分子筛SBA215的影响。结果表明:控制合成温度可以精确调控SBA215的介孔孔径;引入离子导向
剂后合成的SBA215具有更好的介孔有序性;加入共溶剂N,N2二甲基酰胺(DMF)会破坏SBA215孔道
的有序性,孔壁变薄,但可以提高分子筛的比表面积和孔容,大幅度提高孔径;采用乙醇后处理分子筛
SBA215有利于保持分子筛骨架。合成中微双孔分子筛SBA215的合适条件为P123,TEOS,NaCl,HCl
与H2O物质的量之比0.017∶1∶1.5∶9.86∶137,反应温度40℃,P123自组装反应时间4h,与硅源组
装老化时间24h,晶化温度100℃,晶化48h,在此条件下得到高质量的中微双孔分子筛SBA215对苯吸
附量接近1000mg/g。
关键词:中微双孔分子筛;水热晶化法;形貌;吸附
中图分类号:TQ424.25;O641 文献标识码:A
中微双孔分子筛具有微孔与中孔双重孔道体系,微孔结构的存在大大提高了分子筛的吸附性能,而中孔孔径分布狭窄且可调,有利于大分子的多级反应,因此可用于重油的催化裂化、水质净化[1]、汽车尾气处理[2],酶和蛋白质固定与分离[3,4]、药物控释[5]等领域,而且可作为选择性吸附材料,用于脱除挥发性有机化合物(VOCs)[2,6],此外,在新材料加工及合成领域中,SBA215亦可作为介孔炭材料[7],功能材料[8]以及传感器材料等[9]。赵东元等[10]在酸合成体系中利用双亲性非离子高分子表面活性剂为模板剂合成出不同于M41S类型的介孔材料SBA215。SBA215为高有序程度的平面六方相,500℃焙烧后得到多孔材料,也可以通过溶剂萃取除去聚合物模板剂。由于SBA215的介孔孔径较大,所有样品的低温氮气吸附等温线都含有H1迟滞环。S BA215的热稳定性高于900℃,在除去模板剂之后具有较高的热稳定性(耐高温)和水(冷水或热水)稳定性。SBA215分子筛的耐酸性和水热稳定性与介孔分子筛相比有所提高,但与沸石分子筛相比还有一定的差距,如何进一步提高S BA215的耐酸性和水热稳定性成为各国科学家研究的热点。国际著名的分子筛化学家Davis[11]指出,以组装为特征的多级孔分子筛材料的成功制备和多样化模式将在更多的领域具有广阔的应用前景。本研究考察了中微双孔分子筛S BA215合成条件,探索中微双孔分子筛S BA215合成的合适路线,为分子筛的多级组装和晶化孔壁提供基础。
1 实验部分
1.1 中微双孔分子筛
以三嵌段共聚物P123(PEO20PPO70PEO20,平均分子量为5800,Aldrich)为模板剂,正硅酸乙酯(TEOS)为硅源试剂,采用水热合成的方法制备中微双孔分子筛SBA215。合成步骤如下:称取一定量的P123放入锥形瓶中,加入25mL去离子水,在一定的温度下剧烈搅拌,依次缓慢加入
收稿日期:2009206219;修订日期:2009211217
作者简介:罗劭娟(1985-),女,硕士研究生。奚红霞(1968-),女,教授,通讯联系人。E2mail:cehxxi@https://www.360docs.net/doc/841161132.html,
基金项目:国家自然科学基金(20536020;20876061);863计划(2006AA06A310)
25mL 浓度为4mol/L 的盐酸和离子导向剂(或共溶剂)。充分搅拌4h 后逐滴加入硅酸物种,持续搅拌老化24h 。将所得的乳白色溶液倒入聚四氟乙烯内衬的不锈钢水热反应釜中,于100℃晶化48h 后,分别用去离子水和乙醇洗涤,过滤,在100℃干燥过夜得到白色固体,然后在空气中于550℃煅烧除去模板剂P123(脱模分两个过程:首先以2℃/min 的升温速率升到250℃煅烧3h 分解模板剂,然后以1℃/min 的升温速率升到550℃煅烧3h 脱除模板剂),得到SBA 215分子筛白色粉末。
1.2 中微双孔分子筛表征仪器和条件
Bruker 公司D8Advance X 射线衍射(XRD )仪,Cu 靶,K
α辐射,管电压40kV ,管电流40mA ,扫描速率0.6°/min ;Micromeritics 公司ASA P2010M 氮气吸2脱附测定仪,77K 条件下N 2吸2脱附,平衡时间30s ,低压注入量6.00cm 3/g (标准状态);J EM 22010HR 透射电子显微镜(TEM ),工作电压200kV ,晶格分辨率0.14nm ;J SM 26330F 扫描电子显微镜(SEM ),晶格分辨率1.5nm ;Netzsch 公司T G 2209热重(T G )分析仪,10℃/min 升到900℃,用N 2作载气。
2 结果与讨论
图1不同模板剂浓度下合成SBA 215的SXRD 图谱Fig.1SXRD patterns of SBA 215Synthesized at different template concentration 2.1 模板剂浓度对SBA 215孔结构的影响
P123,TEOS ,NaCl ,HCl 与H 2O 物质的
量之比为X ∶1∶1.5∶9.86∶137,改变模板剂
浓度,合成的SBA 215的小角XRD 谱图
(SXRD )如图1所示。可见,不同模板剂浓度
下合成的SBA 215均具有有序介孔材料SBA 215
典型的晶面峰。模板剂与硅源在物质的量之比为
0.015～0.020时,主晶面(100)更为尖锐,
(110)和(200)面均比较明显。说明合成的
SBA 215具有较好的介孔有序性。
2.2 离子导向剂对SBA 215的孔结构及形貌的影响
SBA 215的合成过程被认为是中性表面活性剂S 0与在强酸性溶液中的带正电荷的氧化硅物种I +相互作用,使无机物种有序化,从而发生自组装过程生成介孔材料,即(S 0H +)(X -I +)组合方式,其中X -是Cl -等卤素离子。添加无机盐离子导向剂会影响所合成的SBA 215的形貌以及孔结构[12]。这主要是由于NaCl 的加入改变了模板剂胶束的形成环境。研究[13～15]表明,NaCl 的加入可以加速S BA 215在酸性非离子型表面活性剂中的合成。从图2和3来看,引入离子导向剂合成前的SBA 215均具有有序介孔材料SBA 215典型的晶面峰,而引入离子导向剂后合成的SBA 215的主晶面(100)更尖锐,(110)面和(200)面均比较明显。说明引入离子导向剂后合成的SBA 215具有更好的介孔有序性。
图2SBA 215的小角度X 射线衍射图谱
Fig.2SXRD patterns of SBA 215图3加入不同离子导向剂合成的SBA 215的小角XRD 图谱
Fig.3SXRD patterns of SBA 215synthesized with
different ion directing agents
935第25卷第6期罗劭娟等.中微双孔分子筛SBA 215的合成
采用不同离子导向剂合成的SBA 215分子筛的SEM 图谱和TEM 图谱见图4。比较图4的a 和b 可以发现,不加离子导向剂所合成的SBA 215为弯曲的“虾仁”状颗粒或球状,加入离子导向剂所合成的SBA 215为长直的柱条状颗粒,这种柱条状形貌将有利于气体在SBA 215中的传输。从图4的c 和d 来看,无论在合成中加与不加离子导向剂均能够合成出二维六方结构且孔道均匀的SBA 215,但加入离子导向剂后合成的SBA 215的六方相更完美,且较少有结构缺陷,孔道均匀度也更好。这主要是离子导向剂的加入强化了模板剂P123与无机物种之间的相互作用,使二者结合得更加完美。因此,加入离子导向剂有利于合成出高质量的中微双孔分子筛SBA 215。
从图4中可以看出,加入NaCl 及K Br 所合成出来的SBA 215结构更为均一,而且颗粒大小更为均匀,加入CaCl 2及CuCl 2所合成出来的SBA 215颗粒有些发生弯曲,并且均匀度也有所下降,加入AlCl 3所合成出来的SBA 215颗粒头尾相连的效果并不理想,颗粒间开始发生交叉错叠或相互缠绕。这可能与阳离子的价态有关。在SBA 215合成过程中,阳离子虽然不直接参与反应,但与阴离子X -之间存在离子键,对所合成的SBA 215的形貌产生了一定的影响。总的来说,加入K Br ,CaCl 2,CuCl 2和AlCl 3离子导向剂合成的SBA 215颗粒都比较均匀,形貌上都表现为柱条状或胶囊状,并且
头尾相连形成较长的“纤维”,而纤维状材料在实际应用中较为适用。
With NaCl Without NaCl
With NaCl Wit hout NaCl
With K Br With CaCl 2 With CuCl 2 Wit h AlCl 3
图4采用不同离子导向剂合成的SBA 215分子筛的SEM 图谱和TEM 图谱
Fig.4SEM and TEM images of SBA 215molecular sieves synthesized with different ion directing agents
2.3 共溶剂对SBA 215的孔结构及形貌的影响
在TEOS ,P123,DM F ,HCl 与H 2O 物质的量之比为1∶0.017∶10.11∶9.86∶137和共溶剂N ,N 2二甲基酰胺(DM F )8mL 的条件下合成SBA 215,其XRD 图谱见图5,TEM 图谱见图6。
图5SBA 215的小角度X 射线衍射图谱
Fig.5
SXRD patterns of SBA 215图6SBA 215的TEM 图谱Fig.6TEM images of SBA 215
045 化学反应工程与工艺 2009年12月
从图5可以看出,加入DM F 和不加DM F 所合成的SBA 215的XRD 图谱有较大的不同。加入DMF 后,其小角XRD 中只出现了主晶面(100)的晶面峰,而且强度不大,(110)和(200)晶面峰几乎未出现。表明加入DMF 后SBA 215孔道的有序性受到了破坏,不如原先的孔道均匀有序。从图6可看出,加入DM F 后有序性较差,但还是有一定的有序片段出现。
中微双孔分子筛SBA 215和加DM F 合成的分子筛(DM F 2SBA 215)的孔结构参数见表1。可以看出,加入了DM F 可以提高分子筛的B ET 比表面积和孔容,而且孔径有大幅度的提高,但孔壁厚度急剧下降,其水热稳定性不太好,在实际应用中将受到一定的限制。表1 中微双孔分子筛SBA 215孔结构参数
T able 1 The structure p arameters of micro 2mesoporous molecular sieve SBA 215
Samples
d 100/nm a 0/nm S BET /(m 2?g -1)V p /(cm 3?g -1)D BJ H /nm h w /nm SBA 215
10.2611.87544.86 1.04 6.91 4.96DMF 2SBA 2159.6111.11780.71 1.898.30 2.81 Note :h w was wall thickness (h w =a 02D BJ H )and a 0was lattice constant (a 0=2/3d 100).
2.4 温度对SBA 215孔结构的影响
搅拌温度对SBA 215的影响见表2。可以看出,随着温度增高,SBA 215中孔孔径增大,中孔孔容也不断增大,孔壁逐渐变薄。说明改变搅拌温度可以调控中微双孔分子筛的介孔孔径,从而合成出满足不同需求的中微双孔分子筛SBA 215。
P123胶束是影响中微双孔分子筛SBA 215孔结构的最主要因素。高温有利于形成较大的模板剂胶束,所合成的SBA 215介孔孔径大于低温下合成的SBA 215;而低温下,亲水的环氧乙烷(PEO )链向外伸展的程度较大,当无机物种沉积在模板剂胶束上时,PEO 链会插入到硅氧烷结构中,有利于SBA 215孔壁中微孔的形成。
表2 中微双孔分子筛SBA 215孔结构数据
T able 2 Physical properties of micro 2mesoporous molecular sieve SBA 215synthesized at different temperature
T /℃d 100/nm a 0/nm S BET /(m 2?g -1)V p /(cm 3?g -1)D BJ H /nm h w /nm 30
8.8710.83624.120.69 4.69 6.1435
9.0610.58472.230.76 5.83 4.7540
9.2510.98518.360.77 6.11 4.8745
9.4411.15715.51 1.09 6.95 4.2050
9.6511.33661.79 1.137.43 3.90559.8611.25558.94 1.298.24 3.01
2.5 模板剂P123脱除过程的热重分析
用乙醇洗涤前SBA 215的热重曲线见图7a ,用乙醇洗涤后的SBA 215的热重曲线见图7b 。
a 2Before washed with alcohol
b 2After washed with alcohol
图7用乙醇洗涤前后的SBA 215的热重曲线
Fig.7T G curves of SBA 215before and after washed with alcohol
1
45第25卷第6期罗劭娟等.中微双孔分子筛SBA 215的合成
从图7a 可以看出:SBA 215在300～500℃失重最多,在380℃左右有一个明显的失重过程,可以认为模板剂P123在该温度下被大量地脱除;在550～900℃时,SBA 215的质量没有太大的变化。说明高于550℃后模板剂基本脱除,而SBA 215的耐热性可高达900℃以上,因此,在550℃的马弗炉中脱除模板剂较合适。
从乙醇洗涤过的SBA 215的热重曲线(图7b )可以看出,在整个升温过程中,SBA 215的质量变化并不是太明显,但在350～550℃有一个比较明显的失重过程(模板剂在该温度下大量脱除)。乙醇可以溶解部分三嵌段共聚物,有促于脱除模板剂,并使分子筛的骨架保持稳定,因此在分子筛的后处理中具有重要作用[16]。
图8中微双孔分子筛SBA 215的小角度X 射线衍射图谱Fig.8SXRD patterns of Micro 2mesoporous molecular sieve SBA 215
2.6 高质量中微双孔分子筛SBA 215的合成及表征
根据各种合成因素对中微双孔分子筛S BA 215
的影响,选择合适的条件合成SBA 215,并对
SBA 215进行表征。合适的条件如下:P123,
TEOS ,NaCl ,HCl 与H 2O 物质的量之比为
0.017∶1∶1.5∶9.86∶137,反应温度40℃,
反应时间4h ,老化24h ,晶化温度100℃,晶
化48h 。得到的SBA 215的小角度X 射线衍射图
谱见图8。可以看出,SBA 215典型的(100),
(110)和(200)晶面峰很明显,而(100)面的
面间距d 100为9.0。这说明所合成的中微双孔分
子筛SBA 215具有很好的二维六方孔道结构。
中微双孔分子筛SBA 215的N 2吸2脱附等温
线属于第IV 型吸附等温线,等温线迟滞环属于H1型。这说明所合成分子筛孔道大小均匀且形状规则,是细长圆筒形孔道。从BJ H 孔径分布曲线可以看出,所合成的SBA 215的介孔孔径大小均一、分布狭窄;从DFT 孔径分布曲线可以看出,SBA 215除了主介孔孔道以外,还存在孔径为1.2～1.6nm 的微孔。这些微孔是由模板剂P123的PEO 链插入到孔壁中所形成。图9中微双孔分子筛SBA 215的N 2吸2脱附等温线和孔径分布
Fig.9N 2adsorption 2desorption isotherm and distribution of micro 2mesoporous molecular sieve SBA 215
中微双孔分子筛SBA 215的SEM 和TEM 见图10。从SEM 图可见,采用水热法在40℃合成的S BA 215呈条状,相互黏结生长在一起,其条状颗粒尺寸均匀,长程有序,
朝向相同且与孔道方向一致。
图10中微双孔分子筛SBA 215的SEM 和TEM 图
Fig.10SEM images and TEM images of micro 2mesoporous molecular sieve SBA 215
245 化学反应工程与工艺 2009年12月
从TEM 图中可以看出,所合成的SBA 215具有非常完美的二维六方结构,孔径分布均一狭长,且具有较长的一维线性孔道。
图11中微双孔分子筛SBA 215的苯吸2脱附等温线Fig.11Benzene adsorption 2desorption isotherm of micro 2mesoporous molecular sieve SBA 215
中微双孔分子筛SBA 215的苯吸2脱附等温
线见图11。可以看出,SBA 215对苯具有较大的
吸附量,在相对压力较高的条件下,吸附量接近
1000mg/g 。因为SBA 215具有较大的中孔孔容,
在相对压力较高的条件下可以吸附大量的苯。
3 结 论
以三嵌段共聚物P123(PEO 20PPO 70PEO 20)为
模板剂,正硅酸乙酯为硅源,在强酸性去离子水
溶液中采用水热晶化法合成SBA 215型中微双孔
分子筛。对合成温度进行控制可以精确调控
SBA 215的介孔孔径,制备高质量的中微双孔分
子筛SBA 215,对苯的吸附可达到1000mg/g 。引入离子导向剂后合成的SBA 215具有更好的介孔有序性,加入共溶剂DM F 会破坏SBA 215孔道的有序性,但加入DM F 可以提高分子筛的比表面积和孔容,大幅度提高孔径;采用乙醇进行后处理对保持分子筛骨架有利。
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Preparation of Micro2Mesoporous Silica SBA215
L uo Shaojuan Xi Hongxia Chen Huiyong Li Zhong Xia Qibin (School of Chemistry and Chemical Engineering,S outh China University of T echnology,G uangzhou 510640,China)
Abstract: The micro2mesoporous molecular sieve S BA215was synthesized using P123(PEO20PPO70PEO20) as template and tet raet hoxysilanes(TEOS)as silica so urce by hydryot hermal met hod,and t he effect s of t he concent ration of template,reaction temperat ure,ion directing agent and co2solvent (N,N2dimet hylformamide,DM F)on micro2mesoporous molecular sieve SBA215were investigated. The result s showed t hat t he diameter of t he micro2mesoporous molecular sieve SBA215could be cont rolled by changing reaction temperat ure,t he order of t he hexagonal p hase of t he molecular sieve was inceased by adding ion indirecting agent,and t he surface,pore size and pore volume of SBA215 were increased but t he order array and wall t hickness were decreased by adding DM F,and et hanol was suitable for maintaining the framework of SBA215.The appropriate synthesis conditions for micro2mesoporous molecular sieve SBA215were molar ratio of P123to TEOS,NaCl,HCl and H2O0.017∶1∶1.5∶9.86∶137,reactio n temperat ure40℃,reaction time4h,aging time24h,crystallizing temperat ure 100℃,crystallizing time48h,and under t he conditions t he high quality micro2mesoporous molecular sieve was obtained and it s absorption amount of benzene reached1000mg/g.
K ey w ords:micro2mesoporous molecular sieve;hydryot hermal met hod;morp hology;adsorption
(上接第522页)
Abstract: The titania2silica compo site oxides were p repared by sol2gel met hod and co2precipitation met hod,respectively,and t he hydrodesulf urization(HDS)catalyst s supported on t he titania2silica composite oxides were obtained.The titania2silica composite oxides and the catalysts were characterized by means of N22isot hermal adsorption and desorptio n,X2ray diff raction(XRD),pyridine adsorption in2sit u Fourier t ransformed inf rared spect ro scopy(F T2IR)and temperat ure2programmed desorption (N H32TPD),and HDS performance of catalyst s prepared by different met hods were investigated. The result s indicated t hat t he crystalline state stability and t hermal stabilty of TiO2modified by SiO2 were improved.The sol2gel method was better than the co2precipitation method to promote homogeneity of Ti species and Si species and more suitable to prepare titania2silica compo site oxides wit h larger specific surface area and pore volume.Wit h t he increase of Ti content,t he Ti dispersion in t he composite oxides decreased.The Lewis acid sites were t he dominating acid sites of t he composite oxides and t he compo site oxides prepared by co2p recipitatio n met hod had more acid sites t han t hat p repared by sol2gel met hod.The catalyst s wit h larger specific surface area and more acid sites had higher HDS performance for t hiop hene and Jinxi residual fluid catalytic cracking diesel.
K ey w ords:sol2gel met hod;co2p recipitation met hod;specific surface area;acidity;catalyst;
hydrodesulf urization
沸石分子筛如何制备合成
沸石分子筛及其复合材料新型合成方法研究进展 沸石分子筛作为离子交换材料、吸附剂、催化剂等，在化学工业、石油化工等领域发挥着重要作用。随着新材料领域和电子、信息等行业的不断发展，其使用范围已经跳出传统行业，在诸如新型异形分子筛吸附剂、催化剂和催化蒸馏元件、气体和液体分离膜、气体传感器、非线性光学材料、荧光材料、低介电常数材料和防腐材料等方面得到应用或具有潜在的应用前景。因此，沸石分子筛的制备方法也越来越受到人们的关注。 沸石分子筛传统的制备方法主要包括水热法、高温合成法、蒸汽相体系合成法等，但随着组合化学技术在材料领域应用的不断扩大，20世纪90年代末人们将组合化学的概念与沸石分子筛水热法结合，建立了组合水热法。将组合化学技术应用到沸石分子筛水热合成之中，加快了合成条件的筛选与优化。除此之外，气相转移和干胶法等新型制备方法也被提出并应用于实践，本文对这些方法进展进行简单概述。 1. 组合化学水热法 组合化学是一种能建立化学库的合成方法，其大的优势是能在短时间内合成大量的化合物，从而达到快速、高效合成与筛选的目的。水热法合成沸石分子筛及相关材料，要考察的因素比较多，包括多种反应原料的选择及配比、反应温度及反应时间等。使用组合化学法可以减轻实验工作量和劳动强度，大大提高工作效率。 ·石墨烯·分子筛·碳纳米管·黑磷·类石墨烯·纳米材料 江苏先丰纳米材料科技有限公司是国际上提供石墨烯产品很早的公司之一，现专注于石墨烯、
利用组合化学水热法制备沸石分子筛，设计了一种组合反应釜，即在圆形聚四氟乙烯片上钻100个小孔，然后在其上、下表面分别用不锈钢片夹紧，形成100个水热反应器，将不同配比的水热合成液分别置于各反应器中。在一定条件下，和传统水热法一样合成沸石分子筛。他们对Na2O-Al2O3-SiO2-H2O的四组分体系进行了考察，比较了使用传统的水热法和组合水热法的差别，证实了组合化学的高效性和快速筛选性。在此基础上，科学家对组合水热法进行了改进，设计出易于自动化X射线衍射测定的装置，并用这种方法对TS-1分子筛的合成配方进行了筛选。 组合化学水热法在分子筛的制备和无机材料合成方面已有一定的应用，但其应用还很有限。同时，要利用组合化学水热法，具备以下特点：（1）每次合成要产生出尽可能多的平行结果；（2）减少每组试样量；（3）增加合成与表征过程中的自动化程度；（4）实验过程与计算机充分结合，提高实验效率。 2. 气相转移法 2.1 气相转移法制备分子筛粉末 气相转移法可用于制备MFI、FER、MOR等结构的沸石分子筛。Zhang等利用气相转移法合成了ZnAPO-34和SAPO-34分子筛，证明水是气相法合成磷铝分子筛不可缺少的组分。后来，也有人利用气相法合成了AFI和AEI的磷铝分子筛，验证了水在合成过程中的作用。在n(P2O5)/n(Al2O3)=1时，分别用三乙胺和二正丙胺与水作为模板剂合成了AlPO4-5和AlPO4-11分子筛。 ·石墨烯·分子筛·碳纳米管·黑磷·类石墨烯·纳米材料 江苏先丰纳米材料科技有限公司是国际上提供石墨烯产品很早的公司之一，现专注于石墨烯、
【开题报告】类分子筛型有机金属框架材料的制备和结构研究
开题报告 应用化学 类分子筛型有机金属框架材料的制备和结构研究 一、选题的背景与意义 材料是人类生活的物质基础，与能源、信息并列为现代科学技术的三大支柱.自MOFs材料成为研究热点以来，各研究小组在对不同的构件分子进行组合构建新的MOFs晶体方面的工作富有成效，极大地丰富了络合聚合物的结构数据，但这种材料最引人注目的特性—孔及表面性质的可调控性及其对其各种应用特性，如分子识别、择形催化、择形吸附、渗流特性等所能带来的影响方面的研究还不够。研究构件分子结构对其聚集体结构及相关性能的影响规律，以期达到设计并合成具有预定的结构、组成、性质与功能的材料一直是材料制备与设计领域的挑战。 利用有机分子与金属离子间的vander Waals力、氢键和金属—配体络合作用组装形成—有机金属框架新材料(MOFs)，已成为通过分子设计成就材料功能的途径。[1,3]借用生物大分子，如蛋白质、核酸的空间结构层次的相关概念，可将金属—有机骨架的结构层次分为构件分子、一级结构(即构件分子的连接方式)、二级结构等层次。有机金属框架的构件分子为金属离子(簇)和有机配体；维系MOFs构件分子与金属离子间的作用力有vander Waals力、氢键和金属—配体络合作用，这使得MOFs稳定性一般较沸石低。但YaghiOM及其同事的工作”’已证明稳定MOFs 可通过设计和运用在合成过程中结构完整性和刚性均保持不变构件分子来实现。因此多采用苯多羧酸类、环烷烃多羧酸类、大环类多齿有机配体，通过金属—配体螯合作用成为合成稳定MOFs成为一种被广泛运用的策略，可在一定程度保持这类材料孔度的持久稳定性和避免在没有客体分子情况下的骨架塌陷。 人们对类分子筛型框架有极大的兴趣是由于它的四面体节点独特的结构和内在联系的无数孔隙系统的应用潜力。[4.7]然而，应用范围受限于如何构造复杂的具有超大空腔/ 接口和/或间歇性框架内有机功能团的类分子筛框架。8当前对MOFs构件分子的设计、构建稳定多孔的新MOFs方面进行了卓有成效的工作，极大地丰富了络合聚合物的结构数据。 正上所述，国内外众多研究小组都在积极的从事这一材料的合成规律的摸索，骨架结构的设计以及性质的开发与应用，并取得了令人瞩目的研究结果。如Eddaoudi小组也通过设计四节点的次级结构单元来构筑分子筛拓扑结构的金属-有机骨架化合物；2 2009年，Yaghi小组以化合物(Zn4O)3(BDC-NH2)3(BTB)4为底物，经过2-吡啶甲醛(2-pyridinecarboxaldehyde)，PdCl2 (CH3CN)2的两次修饰，得到了功能化的同构金属-有机骨架化合物。他们从不同角度出发，通过设计合成新配体，采用新方法，合成了很多结构新颖、性能良好的有机金属骨架化合物材料，为认识其合成规律奠定了良好的基础。 ZMOFs在拓扑结构上类似于纯无机分子筛，在水介质中表现为带负电荷和具有稳定的化学性质，与典型MOFs有共同之处，具有吸附，分离，催化等多孔材料共有的性质。1而相比于传统的无机分子筛，ZMOFs具有的超大空腔结构让其具有了更大应用领域，因为金属(金属簇)、有机配体的引入将赋
分子筛合成方法
有水热合成、水热转化和离子交换等法： ①水热合成法用于制取纯度较高的产品，以及合成自然界中不存在的分子筛。将含硅化合物（水玻璃、硅溶胶等）、含铝化合物（水合氧化铝、铝盐等）、碱（氢氧化钠、氢氧化钾等）和水按适当比例混合，在热压釜中加热一定时间，即析出分子筛晶体。合成过程可用下式表示： 工业生产流程中一般先合成Na-分子筛，如13X型与10X型分子筛的合成（见图）。在水热合成过程中添加某些添加剂可以改变最终产品的结构,如加入季胺盐可得到ZSM-5型分子筛。 分子筛 ②水热转化法在过量碱存在时，使固态铝硅酸盐水热转化成分子筛。所用原料有高岭土、膨润土、硅藻土等，也可用合成的硅铝凝胶颗粒。此法成本低，但产品纯度不及水热合成法。 ③离子交换法通常在水溶液中将Na－分子筛转变为含有所需阳离子的分子筛，
通式如下： 式中 Z-表示阴离子骨架，Me+表示需交换的阳离子，例如NH嬃、Ca2+、Mg2+、Zn2+等,原料通常为氯化物、硫酸盐、硝酸盐。溶液中不同性质的阳离子交换到分子筛上的难易程度不同，称为分子筛对阳离子的选择顺序，例如：13X型分子筛的选择顺序为Ag+、Cu2+、H+、Ba2+、Au3+、Th4+、Sr2+、Hg2+、Cd2+、Zn2+、Ni2+、Ca2+、Co2+、NH嬃、K+、Au2+、Na+、Mg2+、Li+。常用下列参数表示交换结果：交换度，即交换下来的Na+量占分子筛中原有Na+量的百分数；交换容量,为每100克分子筛中交换的阳离子毫克当量数；交换效率，表示溶液中阳离子交换到分子筛上的质量百分数。为了制取合适的分子筛催化剂，有时尚需将交换所得产物与其他组分调配，这些组分可能是其他催化活性组分、助催化剂、稀释剂或粘合剂等，调配好的物料经成型即可进行催化剂的活化。
分子筛原理
多孔材料在许多领域有着广泛的应用，如微孔分子筛作为主要的催化材料、吸附分离材料和离子交换材料，在石油加工、石油化工、精细化工以及日用化工中起着越来越重要的作用。那么，分子筛原理是什么？为此，安徽天普克环保吸附材料有限公司为大家总结了相关信息，希望能够为大家带来帮助。 吸附功能：分子筛对物质的吸附来源于物理吸附（范德华力），其晶体孔穴内部有很强的极性和库仑场，对极性分子（如水）和不饱和分子表现出强烈的吸附能力。 筛分功能：分子筛的孔径分布非常均一，只有分子直径小于孔穴直径的物质才可能进入分子筛的晶穴内部。 通过吸附的优先顺序和尺寸大小来区分不同物质的分子，所以被形象的称为“分子筛”。
安徽天普克环保吸附材料有限公司是原上海摩力克分子筛有限公司直属公司,本公司成立于2004年，由于生产量扩增，本公司在安徽合肥空港寿县新桥产业园投资建设生产基地。公司目前拥有年产2000吨分子筛、1500吨活性氧化铝生产线各一条。 二期工程将建成4000吨分子筛生产线。公司全面推行ISO9001质量管理体系，建有现代化的实验室和质量控制中心。现有工程技术人员20人，其中工程师8人。 产品系列化、经营多元化，这些都是企业的发展方针，而OEM----更是公司多年的经营模式，并且得到广泛好评。我们的用户涉及石油、化工、冶金、汽车、空调、电子仪表等行业，我们的客户群不仅是在国内而且遍及东南亚、欧美等地。公司热忱欢迎国内外客商与我们真诚合作。我们将以精美的产品、可靠的技术、精益求精的服务满足广大客户的要求。 分子筛广泛用于制氧、炼油、化工化肥、医药、钢铁、冶金、酒
精、玻璃行业，是气体、液体纯制、分离干燥的好的产品。安徽天普克环保吸附材料有限公司始建于2001年，已有18多年历史，产品有分子筛系列3A分子筛、4A分子筛、5A分子筛、lOX分子筛、13x 分子筛、K13X中空玻璃专用分子筛、变压吸附、富氧专用分子筛、活性氧化铝、瓷球等塔填料。 近期开发研制的CM6-5A脱腊分子筛各项，性能指标均达到和超过规定标准，并获得河南省高新技术产品证书，由于我厂产品质量上乘，价格适中，已批量销往缅甸、日本等国，是我国型号导弹和神州系列载人飞船定点供货厂家。 安徽天普克环保吸附材料有限公司周边交通便利，环境优美，我们热忱欢迎新老客户来厂洽谈业务，我们将以优良的产品、合理的价格，为客户提供批发，零售来料交工等服务。
多孔材料的制备及表征1
多孔材料合成及表征
多孔材料合成及表征
(Porous Materials: Synthesis and Characterization)
——概述
肖强
Applied Catalysis, Institute of Physical Chemistry
催化与多孔材料
催化
——催化剂和反应物均为气相或液相 均相催化 ——催化剂为固态物质，反应物是气态或液态 非均（多）相催化 酶催化
非均（多）相催化剂（载体）
沸石分子筛 活性炭 多孔Al2O3 多孔硅胶 非均相相催化剂绝大多数是多孔材料或以多孔材料为载体制备的
2
多相催化与吸附
H2
多相催化过程
吸附 活化 过渡态 脱附 产物
Ni Ni
H
H
Ni
Ni
Ni
凡气固多相催化反应，都包含吸附步骤。在反应过程中，至 少有一种反应物参与吸附过程。多相催化反应的机理与吸附 的机理不可分割。
吸附现象(adsorption) 多孔材料
3
多孔材料(porous materials)
sponge
foam
sand
filter paper
zeolites
mesoporous materials
macroporous materials
4
多孔材料特点
多孔性(porosity)
孔径可以从微孔到大孔
高比表面积(high specific surface area)
比表面积可高达2000 m2/g, MOF可达6000 m2/g！！
高吸附容量(high adsorption capability) 闭合孔 材料性质的多样性(versatile)
无机材料 有机-无机杂化材料 (metal-organic frameworks, MOFs) 有机高分子材料 ……
5
可接近孔
多孔材料研究进展.
多孔材料研究进展 1前沿 根据国际纯粹化学与应用化学联合会的规定 1, 由孔径的大小, 把孔分为三类:微孔 (孔径小于 2nm 、介孔(2~50nm 、大孔(孔径大于 50nm ,如图 1所示。同时,孔具有各种各样的类型(pore type和形状(pore shape ,分别如图 2, 3所示。在一个真实的多孔材料中, 可能存在着一类, 两类甚至三类孔了。在这片概述中, 我们把多孔材料 (porous materials 分为微孔材料 (microporous materials、介孔材料 (mesoporous materials、大孔材料 (macroporous materials ,将分别对其经典例子、合成方法,及其应用予以讨论。
Figure 1 pore size Figure 2 Pore type Figure 3 Pore shape 2 多孔材料 2.1 微孔材料 (microporous materials 典型的微孔材料是以沸石分子筛为代表的。在这里我们要举金属 -有机框架化合物 MOFs (metal-organic frameworks 的例子来给予介绍。 MOF-52是这类材料中的杰出代表, 是 Yaghi 小组在 1999年最先合成出来的。以 Zn (NO 3 2·6H 2O 和对苯二甲酸为原料,通过溶剂热法合成了非常稳定(300℃,在空气中加热 24小时,晶体结构和外形保持不变、具有很高孔隙率(0.61-0.54 cm3 cm-3 、密度很小(0.59gcm 3的多孔材料 MOF-5。如图 4所示分别是 MOF-5的结构单元及其拓扑结构。在MOF-5中, Zn 4(O(BDC3构成了次级构筑单元 SBU(second building unit, SBU通过
中微双孔分子筛SBA_15的合成_罗劭娟
第25卷第6期化学反应工程与工艺Vol25,No6 2009年12月Chemical Reaction Engineering and Technology Dec.2009 文章编号:1001-7631(2009)06-0538-07 中微双孔分子筛SBA215的合成 罗劭娟 奚红霞 陈汇勇 李 忠 夏启斌 (华南理工大学化学与化工学院,广东广州 510640) 摘要:采用P123(PEO20PPO70PEO20)为模板剂,正硅酸乙酯(TEOS)为硅源试剂,在强酸溶液中采 用水热晶化法合成中微双孔分子筛SBA215,并考察模板剂浓度、反应温度,离子导向剂和共溶剂对中微 双孔分子筛SBA215的影响。结果表明:控制合成温度可以精确调控SBA215的介孔孔径;引入离子导向 剂后合成的SBA215具有更好的介孔有序性;加入共溶剂N,N2二甲基酰胺(DMF)会破坏SBA215孔道 的有序性,孔壁变薄,但可以提高分子筛的比表面积和孔容,大幅度提高孔径;采用乙醇后处理分子筛 SBA215有利于保持分子筛骨架。合成中微双孔分子筛SBA215的合适条件为P123,TEOS,NaCl,HCl 与H2O物质的量之比0.017∶1∶1.5∶9.86∶137,反应温度40℃,P123自组装反应时间4h,与硅源组 装老化时间24h,晶化温度100℃,晶化48h,在此条件下得到高质量的中微双孔分子筛SBA215对苯吸 附量接近1000mg/g。 关键词:中微双孔分子筛;水热晶化法;形貌;吸附 中图分类号:TQ424.25;O641 文献标识码:A 中微双孔分子筛具有微孔与中孔双重孔道体系,微孔结构的存在大大提高了分子筛的吸附性能,而中孔孔径分布狭窄且可调,有利于大分子的多级反应,因此可用于重油的催化裂化、水质净化[1]、汽车尾气处理[2],酶和蛋白质固定与分离[3,4]、药物控释[5]等领域,而且可作为选择性吸附材料,用于脱除挥发性有机化合物(VOCs)[2,6],此外,在新材料加工及合成领域中,SBA215亦可作为介孔炭材料[7],功能材料[8]以及传感器材料等[9]。赵东元等[10]在酸合成体系中利用双亲性非离子高分子表面活性剂为模板剂合成出不同于M41S类型的介孔材料SBA215。SBA215为高有序程度的平面六方相,500℃焙烧后得到多孔材料,也可以通过溶剂萃取除去聚合物模板剂。由于SBA215的介孔孔径较大,所有样品的低温氮气吸附等温线都含有H1迟滞环。S BA215的热稳定性高于900℃,在除去模板剂之后具有较高的热稳定性(耐高温)和水(冷水或热水)稳定性。SBA215分子筛的耐酸性和水热稳定性与介孔分子筛相比有所提高,但与沸石分子筛相比还有一定的差距,如何进一步提高S BA215的耐酸性和水热稳定性成为各国科学家研究的热点。国际著名的分子筛化学家Davis[11]指出,以组装为特征的多级孔分子筛材料的成功制备和多样化模式将在更多的领域具有广阔的应用前景。本研究考察了中微双孔分子筛S BA215合成条件,探索中微双孔分子筛S BA215合成的合适路线,为分子筛的多级组装和晶化孔壁提供基础。 1 实验部分 1.1 中微双孔分子筛 以三嵌段共聚物P123(PEO20PPO70PEO20,平均分子量为5800,Aldrich)为模板剂,正硅酸乙酯(TEOS)为硅源试剂,采用水热合成的方法制备中微双孔分子筛SBA215。合成步骤如下:称取一定量的P123放入锥形瓶中,加入25mL去离子水,在一定的温度下剧烈搅拌,依次缓慢加入 收稿日期:2009206219;修订日期:2009211217 作者简介:罗劭娟(1985-),女,硕士研究生。奚红霞(1968-),女,教授,通讯联系人。E2mail:cehxxi@https://www.360docs.net/doc/841161132.html, 基金项目:国家自然科学基金(20536020;20876061);863计划(2006AA06A310)
微孔分子筛催化剂的制备及应用
2 银川能源学院 工业催化 学生姓名席坤 学号 1310140108 指导教师王伟 院系石油化工学院 专业班级能源化工1302班 微孔分子筛催化剂的制备及应用 （银川能源学院能源化工1302班1310140108 席坤） 摘要：微孔分子筛具有表面积大、水热稳定性高、微孔丰富均一、表面性质可调等性能,被广泛地用作催化剂。分子筛作为催化剂常应用在石油化工、有机中间体的合成和物质的分离中。本文主要是简述了一下微孔分子筛催化剂及对微孔分子筛的改进方法和分子
筛催化剂在不同反应中的应用。 关键词：催化剂；微孔；分子筛；应用 一、引言 分子筛是一种具有立方晶格的硅铝酸盐化合物，具有均匀的微孔结构，这些孔穴能把比其直径小的分子吸附到孔腔的内部，并对极性分子和饱和分子具有优先吸附能力，因而能把极性程度不同，饱和程度不同，分子大小不同及沸点不同的分子分离开来，即具有“筛”分子的作用，故称分子筛。根据形成的孔径的大小，国际纯粹与应用化学协会（IUPAC）定义：微孔（小于2nm），介孔（2～50nm），大孔（大于50nm）三类。自1756年，瑞典科学家 A.F.Cronstedt 在研究矿物时发现了最早的天然沸石分子筛到现在通过各种方法合成的新型分子筛，人们已经从结构，性质，作用原理等各个方面全面认识了分子筛。根据不同的需要合成具有不同功能的分子筛材料，不同种多性能的分子筛被越来越多的人研究[1]。因此分子筛也不再局限于由硅氧四面体和铝氧四面体组成的阴离子骨架硅铝酸盐体系 ,而是泛指一类具有规则孔结构的结晶无机固体。这些具有新型组成和结构的分子筛进一步扩大了微孔分子筛的应用和发展空间。分子筛作为催化剂特别具有活性高，选择性好，稳定性和抗毒能力强等优点。近年来，它作为一种化工新材料发展得很快，应用也日益广泛。特别是在石油的炼制和石油化工方面作为工业催化剂发挥了很重要的作用[2]。 二、微孔分子筛的合成方法[3] 传统的微孔分子筛合成方法有：水热体系合成法，非水体系合成法，蒸汽相体系合成法，干粉体系合成法，微波法，高温焙烧法，向导剂法等等。 1、水热体系合成法 又称水热晶化法，是将硅源、铝源、碱(有机碱和无机碱)和水按一定比例合，放入反应釜中，在一定温度下晶化而制备沸石晶体。通常低硅铝比沸石是在低温水热体系中合成的，而高硅铝比的沸石于高温水热体系中合成。 2、非水体系合成法 非水体系合成法于本世纪八十年代初期由Bibbq和Dale[19]开创。它不以水为溶剂，而代之以有机物作为溶剂进行沸石的合成。开辟了一条沸石合成的新途径，并为沸石的固相转变机理提供了有力的佐证。 3、蒸汽相体系合成法 蒸汽相体系合成法区别于水热体系合成法和非水体系合成法，蒸汽相体系合成法是
(整理)多孔材料化学自学材料-.
多孔材料化学 引言 什么是材料？ 材料是可以用来制造有用的构件、器件或物品的物质。 ――师昌绪主编：《材料大辞典》p.58 材料是“具有一定性能的物质, 可以用来制成一些机器、器件、结构和产品” 美国科学院、美国工程院联合编写《材料：人类的需求》 综合起来较好的定义：材料是人类社会能够接受的、经济地制造有用器件的物质 材料的分类 按材料的组成分类 金属材料 钢铁材料、非铁材料、合金 有机高分子材料 天然的、合成的 无机非金属材料 陶器、瓷器、水泥、玻璃、耐火材料、新型陶瓷 复合材料 按材料的用途分类 结构材料：支撑件、连接件、传动件、紧固件等 功能材料：磁性材料、电子材料、信息记录材料、光学材料、敏感材料、能源材料、生物医学材料等 结构材料与功能材料的划分并不严格 按材料内部原子排列情况分类 晶态材料 非晶态材料 液态材料 气态材料 从材料尺度角度分类 三维材料 块体材料 二维材料 薄膜、涂层等 (金刚石薄膜、高温超导薄膜、半导体薄膜、耐磨涂层) 一维材料 纤维、晶须等 (光导纤维、高强纤维) 零维材料 粉体 新材料的发展方向 高性能化、高功能化、高智能化 复合化
极限化 仿生化 环境友好化 定义：材料化学是材料科学的一个重要组成部分，在化学学科中通常也称为“固体化学”。材料化学介绍的是从化学角度来进行材料科学研究所需要的基本知识。 研究内容 材料中原子、离子或分子的排列方式、不同组成间的化学反应等 材料制备工艺过程中的化学问题 材料的化学性质以及其他各类性质中的化学因素 材料的化学效能如何 材料的四要素 成份/结构、制备/合成、性能和使用效能及其关系 第一章绪论 1.1 什么是多孔化合物(多孔物质，多孔材料)？ 多孔化合物与以多孔化合物为主体的多孔材料，它们的共同特点是具有规则而均匀的孔道结构：孔道的大小、形状；孔道的维数、孔道的走向、孔壁的组成与性质。 孔道的大小尺寸是多孔结构中最重要的的特征。 根据国际纯粹和应用化学联合会(IUPAC)的定义，多孔材料（porous material）可按孔径大小分为三类： 小于2纳米为微孔(micropore); 2～50纳米为介孔(mesopore)，意思是介于微孔和大孔之间；大于50纳米为大孔(macropore)。 有时也将小于0.7nm的微孔为超维微孔，大于1μm的大孔为宏孔（macropore）。 以上分类是基于孔直径，或更随意一点地说为孔宽，其中介孔固体属于纳米材料领域的范围 1.2 多孔材料的发展历史 1756年瑞典科学家Cronsted发现第一种天然沸石（zeolite）—辉沸石(STI)以来,至今已发现的天然沸石有30多种。人工合成沸石的研究始于40年代,已有120多种不同结构的沸石分子筛问世... 多孔材料发展轨迹： 1. 天然沸石到合成沸石； 2. 低硅沸石到高硅沸石； 3. 从微孔到超大微孔； 4. 从超大微孔到介孔； 5. 从无机多孔骨架到有机多孔骨架。 1.3 多孔材料主要应用领域 ?吸附材料。用于工业与环境上的分离与净化、干燥等。 ?催化材料。用于石油加工、石油化工、煤化工领域中大量的工业催化工程的需要。
最新分子筛的合成、表征及性能研究
分子筛的合成、表征及性能研究
设计型化学实验 分子筛的合成、表征及性能研究 dd
分子筛的合成、表征及性能研究 分子筛材料，广义上指结构中有规整而均匀的孔道，孔径为分子大小的数量级，它只允许直径比孔径小的分子进入，因此能将混合物中的分子按大小加以筛分；狭义上分子筛是结晶态的硅酸盐或硅铝酸盐，由硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥键相连而形成。 分子筛按骨架元素组成可分为硅铝类分子筛、磷铝类分子筛和骨架杂原子分子筛。按孔道大小划分，小于2 nm称为微孔分子筛，2～50 nm称为介孔分子筛，大于50 nm称为大孔分子筛。按照分子筛中硅铝比的不同，可以分为A 型(1.5～2.0) ，X 型(2.1～3.0)，Y 型(3.1～6.0)，丝光沸石(9～11)，高硅型沸石(如Z S M－5) 等，其通式为：MO.Al2O3.xSiO2.yH2O，其中M代表K、Na、Ca等。商品分子筛常用前缀数码将晶体结构不同的分子筛加以分类,如3A 型、4A型、5A型分子筛等。4A型即孔径约为4A；含Na+的A型分子筛记作Na-A,若其中Na+被K+置换,孔径约为3A，即为3A型分子筛；如Na-A中有1/3以上的Na+被Ca2+置换,孔径约为5A，即为5A型分子筛。X型分子筛称为 13X（又称Na-X型）分子筛；用Ca2+交换13X分子筛中的Na+，形成孔径为9A的分子筛晶体，称为 10X（又称Ca-X型）分子筛。 A型分子筛结构，类似于NaCl的立方晶系结构，如将NaCl晶格中的Na+和Cl-全部换成β笼，并将相邻的β笼用γ笼联结起来，就会得到A型分子筛的晶体结构；X型和Y型分子筛结构类似于金刚石的密堆立方晶系结构，如以β笼这种结构单元取代金刚石的碳原子结点，且用六方柱笼将相邻的两个β笼联结，就得到了X和Y型分子筛结构；丝光沸石型分子筛结构，没有笼，是层状结构，结
分子筛论文
分 子 筛 系别：13级化学系 班级：化学1班 姓名：王海连 学号：201310835123
前言 多孔材料在许多领域有着广泛的应用，如微孔分子筛作为主要的催化材料、吸附分离材料和离子交换材料，在石油加工、石油化工、精细化工以及日用化工中起着越来越重要的作用。 1932年，McBain提出了“分子筛”的概念。分子筛是指具有均匀的微孔，其孔径与一般分子大小相当的一类物质。分子筛的应用非常广泛，可以作高效干燥剂、选择性吸附剂、催化剂、离子交换剂等。 分子筛（又称合成沸石）是一种硅铝酸盐多微孔晶体。它是由硅氧、铝氧四面体组成基本的骨架结构，在晶格中存在着金属阳离子（如Na+，K+，Ca2+，Li+ 等），以平衡晶体中多余的负电荷。分子筛的类型按其晶体结构主要分为：A型，X型，Y型等。 接下来我们可以了解到分子筛的定义以及相关概念，分子筛的不同分类、分子筛的特点和性质，认识分子筛的结构和应用，了解分子筛的发展现状。 关键词：分子筛硅酸铝盐吸附剂合成沸石多微孔晶体
一．分子筛的定义 分子筛是一种具有立方晶格的硅铝酸盐化合物。分子筛具有均匀的微孔结构，它的孔穴直径大小均匀，这些孔穴能把比其直径小的分子吸附到孔腔的内部，并对极性分子和不饱和分子具有优先吸附能力，因而能把极性程度不同，饱和程度不同，分子大小不同及沸点不同的分子分离开来，即具有“筛分”分子的作用，故称分子筛。二．概念解析 分子筛作用：自然界中存在的某些硅酸盐和铝硅酸盐具有笼形三维结构，这些均匀的笼可以有选择的吸附一定大小的分子。这种作用叫做分子筛作用。 沸石分子筛：通常把例如八面沸石、丝光沸石这样的天然硅酸盐和铝硅酸盐叫做沸石分子筛。 分子筛：通常把人工合成的铝硅酸盐称为分子筛，例如X型分子筛、A型分子筛。 三．分子筛的分类 分子筛有天然沸石和合成沸石两种。 天然沸石大部分由火山凝灰岩和凝灰质沉积岩在海相或湖相环境中发生反应而形成。已发现有1000多种沸石矿，较为重要的有35种，常见的有斜发沸石、丝光沸石、毛沸石和菱沸石等。主要分布于美、日、法等国，中国也发现有大量丝光沸石和斜发沸石矿床，日本是天然沸石开采量最大的国家。 因天然沸石受资源限制，从20世纪50年代开始，大量采用合成沸石。商品分子筛常用前缀数码将晶体结构不同的分子筛加以分类，如
多孔材料的制备
多孔材料的制备 摘要：本文主要介绍利用模板法制备多孔材料。 关键词：多孔材料；模板 按照国际纯粹与应用化学协会（iupac）的定义，多孔材料可分为微孔材料、介孔材料和大孔材料[1]。 多孔材料的制备方法有模板法、微乳法及腐蚀法等。目前对于模板法的认识存在两个层次，即“狭义模板法”和“广义模板法”。“狭义模板法”是将具有特定空间结构和基团的物质—“模板”引入到基材中，然后将模板除去来制备具有“模板识别部位”的基材的一种手段；而“广义模板法”是通过“模板”与基质物质的相互作用而构筑具有“模板信息”基材的制备手段[2]。 模板技术可分为阴模技术和阳模技术。阴模技术是指在模板内部的微小空间(受限空间)内进行材料制备，阳模技术系利用具有规整均一外形的模板，通过前驱物种的堆砌、组装、定形，以及脱模处理来制备具规整孔结构的材料。 在模板法中模板剂的类型决定了所得孔的形貌,不同的模板剂作用的方式、机理差别都很大。模板剂主要包括：表面活性剂模板、嵌段共聚物模板、乳液模板、非表面活性剂有机小分子模板、细菌模板、胶晶模板等。 一、表面活性剂模板 表面活性剂是一种双功能的分子，包含亲溶剂（亲液）的端基和憎溶剂（憎液）的尾基（例如它们都是两性分子）。由于它们具有
两性性质，表面活性剂能够组合成高分子的排列。 人们可以通过表面活性剂在溶液中的浓度以及控制在合成过程 中的反应条件来调节孔的几何尺寸。依据表面活性剂端基的化学性能和电荷，可以将表面活性剂划分为：①阴离子型―表面活性剂亲水基团带有一个负电荷。例如硫酸盐、磺酸盐、磷酸盐和羧酸等； ②阳离子型―表面活性剂憎水基团带有正电荷；③非离子型―表面活性剂亲水基团及憎水基团均不带电荷。如聚合物（乙氧基氧化物）；④两性表面活性剂，但很少有关于它们应用的报道。 二、嵌段共聚物模板 含亲水基和疏水基的嵌段共聚物作为模板剂，可明显提高多孔材料的水热稳定性，且可以有效地调控多孔材料的结构与性能。这类模板剂主要是聚烷氧类嵌段共聚物，如聚环氧乙烯醚―聚环氧丙烯醚―聚环氧乙烯醚（epe）。利用这类模板剂合成出的氧化硅分子筛不但孔径可调，而且材料的形态也可控制，如可形成纤维状、面包圈状、香肠状和球形介孔材料。此外，新开发的嵌段共聚多肽模板剂能模仿自然界的硅蛋白。在中性溶液（ph＝7）及室温条件下，能使硅酸乙酯（teos）经水解、缩合反应后形成特定形态的氧化硅。这种方法首次突破了硅酸乙酯水解需要催化剂、酸或碱性条件下水解的局限，能在自然界的温和条件下形成氧化硅特定的结构，使仿生矿化越来越接近自然界中的生物模拟过程。 三、乳液模板 乳液模板法具有形式多样、适应性强、实施方便且多孔材料孔径
多孔碳材料制备与应用
摘要 离子液体因为具有绿色环保、不易挥发、稳定性高以及结构设计性强等特点，最几年在合成碳材料中的应用引起了人们的广泛关注[1]。且因多孔碳材料质量轻，法及其相关表征。稳定性好，耐高温，耐酸碱，无毒性，吸附性好等优点而在多领域中被广泛应用。本文主要介绍的是以PEI(聚醚酰亚胺Polyetherimide)为原料制备离子液体前驱体并制得碳材料的方法。首先通过向原材料PEI中加入溴乙腈(BrCH2CN)制备离子液体前驱体，向得到的离子液体前驱体中加入二氰胺银[AgN(CN)2]进行阴离子交换反应，最后通过活化法得到多孔碳材料。这种方法的最大优点是有较高的碳产率。 关键词：离子液体、阴离子交换法、多孔碳材料
Abstract In recent years，the application of ionic liquid in the synthesis of carbon materials has aroused extensive attention because of its features, such as green, less volatile, high stability and structural design of characters. And because the porous carbon material with light weight, good stability, high temperature resistance, acid and alkali resistant, non-toxic and good adsorption, it has been used in many fields. This paper mainly introduces the PEI (Polyetherimide) prepared for ionic liquid precursors, methods of carbon materials and related characterization. First by PEI of raw materials to join bromoacetonitrile (BrCH2CN) of ionic liquid precursor preparation, obtained by ionic liquid precursor to join dicyanamide silver [AgN (CN) 2] by anion exchange reaction, the activation method of porous carbon materials. The greatest advantage of this method is that there is a high carbon yield. Keywords: Ionic liquid, anion exchange, porous carbon material.
(完整word版)多孔材料
无机新材料 多 孔 材 料 学院：环境与化学工程学院 班级：应用化学01班 姓名：乔梦茹 学号：41004010120
多孔材料 应用化学01班乔梦茹41004010120 摘要：多孔材料可分为金属和非金属两大类,也可细分为多孔陶瓷材料、高分子多孔材料和多孔金属材料3 种不同的类型。多孔金属材料又称为泡沫金属,作为结构材料,它具有密度小、孔隙率高、比表面积大等特点;作为功能材料,它具有多孔、减振、阻尼、吸音、隔音、散热、吸收冲击能、电磁屏蔽等多种性能。而且,多孔金属材料往往兼有结构材料和功能材料的双重作用,是一类性能优异的多用途材料。 关键词：多孔材料微孔材料制备应用 近年来 ,多孔金属材料已经在冶金、石油、化工、纺织、医药、酿造等国民经济部门以及国防军事等部门得到了广泛的应用。在材料科学研究中,永不改变的话题是探索新材料。人们注意到许多天然材料因其多孔的结构而具备优良的性能,因此,人们发展出了各种人造多孔材料。作为材料科学研究中较年轻的一员,多孔材料迅速成为近年来国际科学界关注的热点之一。 1、多孔材料的分类 多孔材料的重要特征是孔的种类和属性，具体包括孔道与窗口的大小尺寸和形状、孔道维数、孔道走向、孔壁组成等性质，可以按照不同标准来划分多孔材料的类型。国际纯粹和应用化学协会（IUPAC）以孔径尺寸为标准将多孔材料定义为三类：微孔材料、介孔材料、大孔材料。此外，多级孔材料（微孔-介孔、微孔-大孔、介孔-大孔）成为多孔材料研究的又一热点领域，是新一代材料的代表。 1、微孔材料： 微孔材料按照其结构和组成的特点可以分为沸石分子筛，类分子筛空旷骨架材料以及金属-有机骨架化合物（MOF）。 a)沸石分子筛 天然沸石是一类天然硅铝酸盐矿物，并且在灼烧时会产生气泡膨胀的类似沸腾的现象，因此将其定义为沸石。二十世纪四十年代，以Barrer R.M.为首的沸
【文献综述】类分子筛型有机金属框架材料的制备和结构研究
文献综述 应用化学 类分子筛型有机金属框架材料的制备和结构研究 摘要：有机金属框架化合物（Metal-Organic Frameworks MOFs)是指金属离子与有机配体通过自组装形成的具有周期性网络结构的晶体材料[1]。类分子筛型有机金属框架化合物(Zeolite-like Metal-Organic Frameworks ZMOFs)[1,2]是作为无机材料科学和配位化学两个领域交叉产生的一种新材料MOFs中具有与分子筛相近的晶体结构与功能的一类；通过对有机配体的剪裁及设计，可以使其获得不同孔道尺寸的结构，同时具有独特的光，电，催化等多种性质[2]。 1.发展背景和应用前景： 材料是人类生活的物质基础，与能源、信息并列为现代科学技术的三大支柱.自MOFs材料成为研究热点以来，各研究小组在对不同的构件分子进行组合构建新的MOFs晶体方面的工作富有成效，极大地丰富了络合聚合物的结构数据，但这种材料最引人注目的特性—孔及表面性质的可调控性及其对其各种应用特性，如分子识别、择形催化、择形吸附、渗流特性等所能带来的影响方面的研究还不够。研究构件分子结构对其聚集体结构及相关性能的影响规律，以期达到设计并合成具有预定的结构、组成、性质与功能的材料一直是材料制备与设计领域的挑战。 作为多学科领域交叉的产物，有机金属框架化合物的设计合成、结构及性能研究是近年来非常活跃的研究领域之一，并将在更加广泛的领域存在着十分重要的应用价值。随着对有机金属骨架化合物的研究的深入，其发展也从单纯的对配位化学的研究发展转变为与有机化学、超分子化学、材料化学以及计算机科学等其它学科相交叉。交叉学科发展的同时也促进了金属-有机骨架化合物的发展。自从1706年人们发现普鲁士蓝以来，研究工作者们陆续地合成出了大量的金属-有机化合物。为了更好的实现化合物的自组装，人们将晶体工程学的概念引入到有机金属框架化合物的合成中。“晶体工程”是指通过控制构筑单元间相互作用的不同因素以获得预期的网络结构和性能的晶体[3]。1989年,R.Robson将A.F.Wells的拓扑学理论进行拓展提出如下设想：以简单矿物的结构为网络原型，将化合物中几何上匹配的超分子简化来代替网络结构中的节点，用链接的分子代替其原型网络中的单个化学键，通过这种方法将金属-有机骨架化合物的结构简化为矿物的拓扑结构[4-7]。Robson 开创性的工作为配位聚合物结构的研究指明了发展方向。 在过去的二十年里，金属-有机骨架化合物（MOFs）以惊人的速度在发展，人们已经合成出大量的金属-有机骨架化合物。构筑配位聚合物的配体从最初的以氮配位的配体拓展到目前的以羧酸、磷酸、磺酸配位甚至于混合配体[8-10]，而金属离子也已经从常见的低价态过渡金属离子拓展到高价态
我国分子筛行业发展趋势分析
我国分子筛行业发展趋势分析 作者：席晓晨、魯向前 狭义上讲，分子筛足结商态的硅酸盐或硅铝酸盐，它具有1±1硅氧四而体SiO, 和铝氧四面体A10,通过氧桥键相连而形成分子尺十大小（通常为0.3-2. Onm)的孔道和空隙休系，从而具有筛分分子的特性。广义上讲，分子筛是具有规则而均匀孔道结构的多孔化合物或多孔材料。根据分子筛孔径的大小划分，分別冇小于 2nm、2_50nm和大于50nm 的分子筛，分别称为微孔、介孔和大孔分子筛。从发展过程看,分子筛主要经历了传统沸石、介孔材料和鉍合分子筛三个阶段。随着研究的深入，人们发现分子筛的骨架硅或铝也可由Fe、Cr、Ge、Ti、Mn、Co、 Zn、Be、Cu等原子取代，其孔径和孔腔也可达到2nm以上。分子筛冋时又经历了从低硅到高硅，从无机多孔钟架到金机多孔钟架的发展历程。 1、国外分子筛研宄开发的简要回顾与展望.?分子筛是一种战略新材料 1. 1国外开发进展简要回顾 上世纪50年代（1954年），美国联合碳化学公司（UCC)首次开发出合成沸石分子筛，称为第一代沸石分子筛。 上卅纪70年代（ 1972年），美MMobil公司的研究人员开发出山Zeolites Socony Mobil缩写命名的ZSM系列高硅铝比沸石分子筛，称为第二代沸石分子筛。 上世纪80年代（1984年），美国联合碳化学公司（UCC)的研宄人W将硅元素引入A1P0-4分子筛中合成出-系列磷酸硅铝分子筛（SAP0),称为第三代沸石分子筛。 上世纪90年代（1992年），美国Mobil公司的研究人员采用较氏链烷烃或芳烃的手:铵盐阳离子表而活性剂作为模板剂首次合成出MCM系大孔径分子筛。 据国际分子筛学会（1ZA)的统1970年微孔化合物的结构类型共冇27种， 1978年上升为38种，1988年上升至64种，1996年又上升至98种，2003年己达145 种、截止2005年己达到169种2。由于骨架组成元素的大量扩展（从沸石的 传统组成元素Si与A1扩展到to括人S过渡元素在内的儿十种元素可作力微孔骨架的组成元素）；骨架的调变与二次合成方法的进步，使具有上述100多种微孔骨架结构类型的各类微孔化合物不计其数。而以此为主题的各类微孔材料的发展更处日新月异，&1992年介孔材料合成以來，介孔材料得到飞速发展；到目前, 有序大孔材料的研宂开发已经起步 1.2分子筛的广阔应用前景和战略地位 自分子筛问世以来半个多世纪里，分子筛大多应用于三大传统领域的需要: 1徐如人、庞文琴等满：《分子筛与多孔材料化学》第1草第1贞，科学出版社，2004年3月第一版。
无机多孔材料的功能化、组装及应用(吉林大学)
第一节多孔材料的概述 1.1.1多孔材料的分类 多孔材料的重要特征是孔的种类和属性，具体包括孔道与窗口的大小尺寸和形状、孔道维数、孔道走向、孔壁组成等性质，可以按照不同标准来划分多孔材料的类型。如按孔道结构可以划分为一维（1-dimensional）孔道结构、二维（2-dimensional）孔道结构、三维（3-dimensional）孔道结构等；按孔道走向可以划分为直形（straight）孔道，弯形（curved）孔道等；按孔壁组成可分为非金属无机材料，金属无机材料，有机-无机杂化材料等。国际纯粹和应用化学协会（IUPAC）以孔径尺寸为标准将多孔材料定义为三类（图 1.1）：微孔材料（Microporous Materials，孔径小于2 nm）、介孔材料（Mesoporous Materials，孔径在2-50 nm之间），大孔材料（Macroporous Materials，孔径大于50 nm）。此外，多级孔材料（微孔-介孔、微孔-大孔、介孔-大孔）成为多孔材料研究的又一热点领域，是新一代材料的代表。 1.1.2微孔材料 为了便于介绍，我们按照结构和组成的特点分类介绍，分别为沸石分子筛，类分子筛空旷骨架材料，金属-有机骨架化合物（MOF）。 a) 沸石分子筛 天然沸石最早在1756年由瑞典矿物学家Cronstedt发现，它是一类天然硅铝酸盐矿物，并且在灼烧时会产生气泡膨胀的类似沸腾的现象，因此将其定义为沸石。在长期实践活动中，人们逐渐对天然沸石的性质有了一定的了解，如可逆性脱水和吸水、离子交换、气体吸附等，由此人们认识到这种材料的重要性。直到二十世纪四十年代，以Barrer R.M.为首的沸石化学家成功模仿天然沸石的生成环境（火山沉积物与碱性湖水共存生成沸石），在水热条件下加热碱和硅酸盐的水溶液，合成出来首批低硅铝比的沸石分子筛。此后，大批科研工作者采用高温水热合成技术对新型沸石分子筛进行了大规模，系统地挖掘。随着工业化的日渐成熟和不断发展，沸石分子筛的应用领域越来越广，尤其在石油加工和石化工业中地位显著。虽然许多种天然沸石被勘探出来，但是为了满足工业上大规模的需求，人工沸石分子筛的合成显得尤其重要。