硅基介孔材料的改性及在催化氧化/光催化方面的应用研究

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jonathan
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硅基介孔材料具有比表面积较大、丰富的孔道结构和表面易修饰等特点,这些结构特点赋予了硅基介孔材料多功能的特性:既可利用材料表面大量的硅羟基进行有机官能团修饰,进而负载重金属离子、蛋白质、药物等;也可通过与不同物质掺杂改性来合成复合材料。其按来源不同可分为天然硅基介孔材料和合成硅基介孔材料,目前,硅基介孔材料已经广泛应用于催化、吸附、生物医药、传感器、等诸多领域。本文以合成硅基材料硅胶、MCM-41和天然硅基材料埃洛石作为三种不同的基体材料。分别用3-氨基三甲氧基硅烷(APTES)和3-巯基三甲氧基硅烷(MPTMS)对这三种材料进行改性,然后将Cu I固定在改性材料表面。进行了XRD、FT-IR、SEM-EDS、BET、XPS和ICP-AES等表征分析。考察了反应时间、反应温度、催化剂用量等反应条件对催化氧化四氢萘性能的影响,并进行了催化剂回收实验。结果表明:表面改性可以改变硅基材料的表面性质,增强材料对Cu I的吸附能力,进而表现出较好的催化效果。在80℃的反应温度下反应2 h后,四氢萘转化率和α-四氢萘酮选择性均达到84%以上。与氨基改性硅基材料相比,巯基改性硅基材料具有更好的回收稳定性。以构树叶中的硅为硅源,钛酸丁酯(TBOT)为钛源,制备出了一系列Ti O2/Si O2硅基复合材料。采用XRD、FT-IR、SEM-EDS、TEM、BET、XPS、XRF和UV-Vis DRS对材料进行表征。考察了复合材料光催化降解罗丹明B的催化性能,并拟合了光催化反应动力学。结果表明:紫外光催化降解罗丹明B(Rh B)均符合拟一级反应特征。与未掺杂硅基材料(0-Ti O2)相比,掺杂w(Ti O2)=5.5%硅基复合材料的光催化性能最佳。光照90 min后,罗丹明B溶液几乎完全降解,表观速率常量k达到最大值0.0911 min–1,是0-Ti O2材料的21.69倍。
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