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多孔无机材料在催化、药物缓释以及能源存储等领域都表现出了极大的应用潜力。研究多孔无机材料的合成,同时开发与多孔材料相对应的功能是一件非常有意义的工作。其中,微孔分子筛以其独特的孔道结构、稳定的骨架组成和优异的性能,受到各国科研工作者的青睐。目前,将分子筛作为主体,引入各种客体材料,对其进行功能化研究是多孔材料发展的一个重要方向。本文以微孔分子筛材料作为研究对象,利用真空化学气相反应法,将分子筛分别与锌蒸汽和钠蒸汽反应,制备出了富电子分子筛多孔材料以及多孔硅材料,并且对这两类材料进行了详细和深入的研究工作。论文的研究课题主要包括新型富电子分子筛的制备与材料中锌的化学环境的探索,富电子分子筛材料分解二氧化碳气体的研究,分子筛的钠热还原法制备多孔硅材料及其储能研究三个部分。通过对基于分子筛的无机多孔材料的制备、表征和功能化的研究,我们发掘出这些材料的内在特点,从而拓宽它们的应用。本论文主要得到了以下的结果和结论。1.采用化学气-固相反应法,在真空条件下,使金属锌蒸汽与质子化的H-Y分子筛相互作用,成功地将锌引入到分子筛的孔道中,制备出一种含有离域电子的新型锌-分子筛材料。金属锌蒸汽在与分子筛反应,在得到Zn2+离子的同时,还生成额外的电子,使锌-分子筛成为富电子的分子筛多孔材料。这种富电子分子筛多孔材料在低温下,呈现出了明显的顺磁性。2.探讨富电子锌-分子筛材料中锌的化学环境。基于上海光源同步辐射BL14W1线站的XAFS技术研究表明,在富电子分子筛材料中锌主要以Zn2+离子的形式存在,在部分的Zn2+离子附近,一些多余的电子离域在分子筛骨架上。Zn2+离子主要以三或者四配位的形式与分子筛骨架的氧原子配位,平均的Zn-O键长为1.98。在水分子的存在下,富电子分子筛材料中锌的配位环境会发生明显的改变,Zn2+离子转变为以六配位的形式与分子筛骨架的氧原子配位,平均的Zn-O键长增长至2.04。3.电子顺磁共振(EPR)技术发现,在同步辐射X-射线的辐照下,富电子锌-分子筛内部会产生有趣的电子转移现象。离域在骨架上的多余的电子会从骨架转移到Zn2+离子的4s空轨道中,生成特殊价态的一价锌(Zn+)离子。用普通的X-射线辐照激发,也可以得到这种特殊价态的Zn+离子,这无疑为我们提供了一种快速制备一价锌(Zn+)离子的方法。4.这种有趣的电子转移不仅仅是在分子筛材料内部进行,与引入的客体气体分子之间也能够发生电子转移。利用这种材料的电子转移特性,可以将它作为活化剂,活化热力学上非常稳定的CO2气体分子,使之分解成为碳和氧气。该发现提供了在密闭的生命体系中,实现CO2气体和O2气相互转换的一种新的可能性。5.通过同步辐射XAFS和EPR技术的结合应用,探讨了电子转移的路径,阐释了CO2活化的反应机理。离域在分子筛多孔材料骨架上的额外电子在分解CO2反应中扮演着一个重要的作用。密闭环境中,离域在Zn2+离子附近的电子可以转移到CO2分子上,使之分解成碳的同时还形成超氧自由基(O-2),在相对高温的条件下,这种超氧自由基最终可释放出氧气分子。在对富电子锌-分子筛多孔材料在经过一系列的真空操作之后,骨架上的额外电子仍然具有良好的电子转移性能。6.开发出一种钠热还原分子筛制备多孔硅的方法。钠热法还原分子筛时,能够生成多种无机副产物,这些副产物起到了填充孔道物的作用,形成具有多级孔结构的多孔硅材料。与以往的镁热还原法制备多孔硅技术相比,钠热还原法进行了方法的全面改进和提升。它克服了分子筛硅源只能用纯硅沸石的局限,将硅源扩大到硅铝酸盐沸石分子筛,反应温度也更低。7.钠热还原法制备的多孔硅具有高比表面积的优势,达到570m2/g以上,远远超过有关文献中关于对多孔硅比表面积的报道。将这种多孔硅作为储能材料应用于超级电容器中,发现它表现出良好的双电层电容行为。以1.0mol/L的H2SO4溶液作为电解液,在1.0mV/s的扫描速率下,这种多孔硅最大可达到194F/g的比容量,同时具有好的充放电性能和良好的循环稳定性等特点。