过渡金属掺杂SBA的制备工艺研究(2)

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3.4 结果与讨论 13

结论 25

致谢 26

参考文献 27

引言

1.1 研究背景及意义

近年来，凭借孔径分布均一、孔道结构高度有序，并且孔径尺寸可在较宽的范围内调变及孔壁可转换等一系列其他多孔材料不具备的独特优点，介孔材料在吸附、催化、纳米技术、金属离子提取，及生物材料、非线性光学材料、纳米电子导线和纳米复合材料等方面都有着十分高的应用价值，使得各个领域研究者们都有了极大的兴趣。因此，介孔材料作为一类新型材料，具有相当广泛的应用前景。

介孔材料(有序的)的代表是 1992 年美国的 Mobil 公司所合成的 M41S 系列材料 (MCM-48 和 MCM-41 等)，它们拥有有序排列的孔道，同时具有分布狭窄集中的孔径，且介孔结构是长程有序排列的。通过改变模版剂、晶化时间、分散剂的用量以及合成机理，研究者们相继研制出了不同种类的介孔分子筛。按照国际纯粹和应用化学联合会(IUPAC)[1]的划分，分子筛按照孔径的大小可以分为以下三种：孔径小于 2.0 nm 的为微孔分子筛，孔径介于 2.0～50 nm 为介孔（或中孔）分子筛，孔径大于 50 nm 的为大孔分子筛。介孔分子筛的生成过程是利用溶胶—凝胶、乳化、或微乳等化学过程通过有机物和无机物之间界面作用融合而成，模板剂为表面活性剂。介孔分子筛具有孔径均一且可调、孔结构规则、比表面积高、热和水热稳定性优良、孔径分布窄等不同于其他分子筛的特点和优势。介孔分子筛的合成，结构，多样性和复杂性，广度给研究者留下大量的拓展应用空间，使其在化学合成及转化的催化剂、分离提纯，生物材料，半导体、光学器件、计算机、传感器件、声学、气体和液体吸附、药物输送、超轻结构材料等许多领域都有重要应用价值[2]，在环境能源、化学工业、生物技术和信息通讯工程等诸多领域也存在潜在的用途。另外介孔材料的孔径可以在较宽的范围内调整，这是微孔分子筛所不能及的优点，从而成为炙手可热的研究领域。论文网

作为介孔分子筛中的一员，SBA-15 自问世以来，因其大而可调的孔径（3-30nm），较 MCM 系列介孔分子筛更大的孔容和表面积而广受研究者的亲睐，SBA-15 极大的孔径使得分子孔道内的组装变为可能，因而在纳米化学反应器、介孔碳的合成及生物催化等方面的应用前景十分广阔。如前所述，介孔分子筛还存在诸多的研究探索价值，本课题旨在充分利用介孔分子筛孔径可调及其比表面积的优势，充分增大其活性位点，通过改变制备条件和掺杂金属，制备出 Al、Fe 掺杂改性的 SBA-15，并且希望通过两步结晶法将 SBA-15 的孔壁转化成有 MFI 结构的 ZSM-5，另外以 X 射线粉末衍射(XRD)、

BET 及 SEM 等表征手段来对催化剂进行表征，希望能得出适宜的制备工艺，为过渡金属掺杂制备改性微介孔 SBA-15 分子筛的工业应用提供一定的参考价值。

1.2 介孔分子筛的分类

按照介孔是否有序，介孔分子筛可分为无序介孔分子筛和有序介孔分子筛。按照化学组成分类，介孔分子筛可分为两类，即非硅基介孔分子筛和硅基介孔分子筛。非硅基二氧化硅介孔分子筛主要有金属氧化物、磷酸盐以及硫化物等。由于其通常存在能变化的价态，有可能展示出硅基介孔分子筛所不能及的应用价值，但其热稳定性差，比表面积和孔容都比较小，合成机制还待改进，而硅基介孔分子筛热力学和化学稳定性高，孔径分布狭窄集中，孔道结构规则，所以研究者更亲睐后者。