金属锡组装硅基介孔材料的制备和应用研究

来源 :北京工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lijiquan_555
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主-客体复合介孔材料在催化、传感、吸附、光学和电致发光等领域存在潜在的应用前景。本论文,采用SnCl2·2H2O作为锡源,通过浸渍法和水热合成法分别制备出锡物种组装的SnO2/MPS和Sn-PMOs介孔材料。采用XRD、TEM、N2吸附-脱附、UV-Vis、XPS、红外光谱等表征手段对材料的结构进行分析,并初步探讨了主-客体复合材料作为催化剂在苯酚羟基化方面的应用。XRD、EDS和FT-IR证明采用浸渍法客体SnO2能成功组装在主体MPS孔道中;同时在合成过程中,溶剂介质的不同影响SnO2/MPS的介观有序度:采用乙醇为溶剂介质时,主体MPS保持良好的六方有序结构,而当溶剂介质为水时,主体MPS在介观尺寸上为无序结构。由于客体SnO2占据了主体孔道空间,造成主-客体复合材料SnO2/MPS的孔容、孔径和比表面积减少。在水热合成-焙烧制备SnO2/MPS介孔复合材料体系中,通过调节nSi/nSn(硅锡摩尔比)研究孔道内组装客体纳米SnO2的状态以及对主体孔道结构的影响。当nSi/nSn=100时,多数锡取代骨架Si以四配位状态存在于MPS网络骨架中;当nSi/nSn减小至50时,六配位Sn发生聚集形成晶态SnO2分布在介孔材料孔道中,此时,MPS依旧保持良好的介观有序性和孔结构;当nSi/nSn=10时,更多的纳米晶态SnO2分布在介孔材料孔道中,但MPS的孔道结构遭到一定程度的破坏。在水热合成-萃取制备Sn-PMOs介孔复合材料体系中,合成过程并没有造成主体骨架中的有机基团-CH2-CH2-的断裂。当nSi/nSn=100和50时,多数锡取代骨架Si以四配位状态存在于PMOs的网络骨架中。随着锡含量的增加,当nSi/nSn=20时,一部分六配位Sn发生聚集形成纳米晶态SnO2分布在主体孔道中,造成主体介孔材料的介观有序度、孔容、孔径和比表面积的降低。将主-客体复合材料作为催化剂应用于苯酚羟基化反应,结果表明,样品的催化性能与客体锡物种的量以及锡物种的存在状态有密切关系。其中样品Sn-PMOs-50表现出的催化活性最好,其苯酚选择率高达39.2%,邻苯二酚的选择率为46.3%,对苯二酚的选择率为24.8%。
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