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本论文以介孔、微孔材料在催化领域的应用为着眼点,注重材料制备新方法及催化性
能研究,以氮氧化物有序介孔和微孔-介孔复合分子筛为基本目标材料,深入地开展了这些
分子筛及其复合物的制备、表征以及催化性能的研究。
作为制备氮氧化硅介孔材料的研究基础,系统深入地研究了气氛对介孔氧化硅材料热
稳定性的影响,研究表明,有氧气氛明显地加速了介孔氧化硅材料孔结构的退化;提出了
介孔氧化硅材料MCM-41的热退化过程模型,描述了该材料的热退化过程;提出了介孔氧
化硅材料的热退化机制—由热激发引起的原子的热振动和新的Si-O-Si键的形成引起了
硅氧网络的收缩,进而最终导致了介孔氧化硅材料孔结构的退化。而且在新的Si-O-Si键
的形成过程中,氧可能起到了一个重要的作用(促进了新Si-O-Si键的形成)。
以具有MCM-41有序介孔结构的氧化硅为氮化前驱体(含模板剂),采用氨气高温氮
化的方法,成功地合成了氮含量高达23.01(wt)%的有序的氮氧化硅介孔材料,并深入研究
了该类材料的氮化过程。催化性能的研究表明,这类介孔氮氧化硅分子筛在苯甲醛和丙二
腈的Konevenagel缩合反应中,显示出了极强的催化活性,在30℃反应3小时后的转化率
可以高达99%。表明这类分子筛有可能成为有大分子参与的碱性催化反应的高效催化剂。
发明了一种制备结晶的微孔-介孔复合分子筛的新方法…母体分子筛热处理法,此类材
料不仅具有微孔和介孔的双孔道结构、而且还具有与母体分子筛(ZSM-5)相似的结晶度。
该类分子筛或其复合物有望用于重油化工领域;另外,在此研究的基础上,采用两步合成
法成功制备出了具有良好结晶度的氮结合的微孔-介孔复合分子筛。在苯甲醛和丙二腈的缩
合反应中,这类分子筛显示出了比较高的催化活性,因此,这类分子筛为择形碱催化大分
子参与的有机反应提供了潜在的优势。同时,CO2-TPD、NH3-TPD和TG-MS分析表明,
在这类分子筛中除了保留了少量母体的酸性位之外,可能形成了比较强的碱性位和少量较
强的酸性位。
以具有SBA-15介孔结构的氮氧化硅有序介孔材料为宿体,采用新颖的原位酸-碱反应
和室温还原方法,在氮氧化硅NSBA-15的孔道内成功制备出了高度分散的纳米Pt颗粒,
并且以丙烷脱氢反应为例研究了其催化性能。研究表明这种Pt纳米颗粒复合的介孔材料是
一种新型高效的催化剂,具有重要的工业应用前景。本文中描述的方法并不限于制备氮氧
化硅介孔材料NSBA-15负载Pt纳米颗粒催化剂,而是可以被广泛地用于制备金属纳米颗
粒和氮氧化物介孔材料的多种复合物,如Pt(Au)/AISiONx等。通过改变金属种类和宿体材
料,可以制备出多种金属-碱、金属-酸/碱纳米颗粒-介孔复合物,这些材料的催化性质可以
调控。
关键词:氮氧化硅有序介孔材料; 微孔-介孔复合分子筛; 高分散贵金属纳米颗粒;碱催化性能;热破坏机制;