硅酸钠体系合成有机官能化中孔硅基材料

来源 :中国科学院山西煤炭化学研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:maming5201ww
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  有机官能化中孔硅基材料在近十年中受到了材料,物理,化学等学科的广泛关注。本论文选用廉价硅酸钠为硅源与不同有机硅氧烷共水解—缩聚制备了一系列的有机官能化MSU型中孔硅基材料,具体研究内容如下:1、酸性条件下,采用硅酸钠与有机硅氧烷共水解—缩聚合成了有机官能化的MSU型中孔硅基材料,发现在pH值1.1~6.9范围内都可以合成有机官能化MSU型中孔硅基材料。通过改变反应温度或氟化钠的加入量可以在一定范围内方便的调节所得有机官能化MSU型中孔硅基材料的孔径。2、得到了以硅酸钠—有机硅氧烷为硅源酸性条件下合成MSU型有机官能化中孔硅基材料的机理:在硅物种等电点附近有机硅氧烷发生水解并与模板剂协同组装形成杂化的模板剂胶束;在同样的条件下,硅酸钠形成单一分布的低聚体并与杂化的模板剂胶束再次组装产生包覆着硅酸钠低聚物单层的杂化模板剂胶束;在加入硅物种缩聚催化剂氟化钠后,包覆在杂化模板剂胶束硅酸钠低聚物快速缩聚并相互交联形成了稳定的硅骨架,最终生成具有高孔道结构规整度和分布较窄孔径的有机—无机复合硅基中孔材料。并应用得到的机理为指导,以硅酸钠—有机硅氧烷为硅源合成了有机官能化MCM-41,SBA-15和HMS型中孔硅基材料。3、在中性条件下,采用硅酸钠与有机硅氧烷共水解—缩聚合成了有机官能化的MSU型中孔硅基材料,发现在合成体系中加入氟化钠作为硅物种的辅助催化剂后可以有效的避免带有较小有机基团的有机硅氧烷进入材料孔壁的可能性。4、以Y型沸石前驱体与有机硅氧烷为硅源,通过共水解—缩聚的方法合成了具有高水热稳定性的有机官能化MSU型中孔硅基材料。在优化的合成条件下,材料可以在100℃纯水中处理150小时后,同时保持中孔结构和孔道表面上有机组分的稳定。Y型沸石前驱体主要由硅酸钠制备而来,这样的一种合成途径既提高了有机—无机复合中孔硅基材料的水热稳定性,又降低了材料的合成成本。
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