介孔二氧化硅的合成及其负载杂多酸的研究

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本文研究了在酸性条件下介孔二氧化硅的合成,以及所得介孔产物固定化漆酶的性能和杂多酸负载于介孔SBA-15催化剂的制备及其光催化降解2,4-氯酚的性能。本实验可分为两大部分: 第一部分采用以TEOS为硅源,以硝酸等酸为酸介质,合成出MCM-41类介孔二氧化硅。考察了自组装过程中合成温度,老化时间,不同酸源,不同酸量,表面活性剂不同链长对介孔合成的影响。通过XRD、TEM、N2吸附-脱附等方法对产物进行了表征。结果表明:以CTAB为模板剂时,酸性条件下对介孔二氧化硅的合成宜采用室温合成法,且合成时间不宜过长,影响胶束稳定性的因素如:升高合成温度,延长反应时间等对提高产物有序度几乎没有促进作用,有时甚至由于温度过高导致胶束稳定性严重下降,产生负面效应,降低了产物的有序度。合成过程中,酸用量减少有利于硅物种自身的缩聚,但产物结晶度和有序性则大大降低。酸源对所合成产物有序度有影响,用不同酸源制得介孔产物的有序度顺序为:HNO3>HBr>HCl>H2SO4。用长碳链表面活性剂为模板剂所制得样品的有序度要比用短碳链表面活性剂所制得样品有序度更高,且孔径更大。用C18TMBr为模板剂时,合成温度最好稍高于其Krafft点温度。用不同链长表面活性剂合成的介孔材料均能吸附漆酶,其吸附能力为:C18-50>C18-30>C14-30>C16-30。据此顺序,并比较各样品结构参数,可以发现:不是样品孔径大或比表面积大其吸附量就大。考虑介孔材料对漆酶吸附能力时,要综合考虑各因素。有时可借助介孔材料的等电点作出判断。 第二部分用直接合成法对介孔分子筛SBA-15进行磷钨杂多酸(HPWA)化学改性,制得了负载HPWA的SBA-15催化剂,并对其结构和性能进行了表征。另外,用所制得催化剂进行了光催化降解2,4-氯酚研究。结果表明:用直接合成法可把强酸性HPWA包埋到SBA-15介孔材料孔壁中,HPWA能较均匀分散在载体上,无独立晶相形成。在TEOS水解4个小时后,加入杂多酸不影响介孔结构的形成和产物有序度。所得产物能光催化降解2,4-氯酚,包埋HPWA量越多,光催化降解2,4-氯酚的去除率越大。
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