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介孔分子筛是近十多年来新材料领域的一个研究热点。但是,目前来说,介孔分子筛本身真正达到实际应用的还很少,原因是其水热稳定性较差和实用化性能开发较少。利用介孔材料自身比表面高等的特点,以此为基材,可以开发出其他更具价值的新材料,从而为应用奠定更好的基础。本论文即围绕这一主题思想而展开,探索利用金属蒸气与介孔材料的气-固相反应制备新的多孔材料。具体包括以下两方面内容,第一部分,Si蒸气与介孔碳气-固相反应制备耐高温的介孔碳化硅陶瓷粉体的研究;第二部分,Sn蒸气与介孔氧化硅气-固相反应制备介孔发光粉体的研究。
在第一部分中,笔者利用了硅蒸气与有序介孔碳的气-固相反应成功地合成出了介孔碳化硅纳米粉体,它具有高达147m2g-1的高比表面积、5~40nm的介孔孔径范围和β-SiC纳米晶组成的墙体,它可以作为催化剂载体用于高温、腐蚀性酸、碱等苛刻环境下的催化反应。笔者将硅蒸气与碳的低温反应法进行推广,合成出了碳化硅膜和碳化硅微球。还尝试了在介孔氧化硅或介孔有机硅孔道中填充了碳以后进行无压和热等静压碳热反应的方法,制备得到碳化硅纤维或晶须。另外,利用介孔有机硅骨架碳化的方法合成出具有亲水和亲油双亲性能的介孔无定形SiCO粉体。
在第二部分中,本文利用“锡蒸气处理法”,即在惰性气体保护下用锡蒸气高温处理氧化硅基体成功地得到了具有光致发光性能的氧化锡与氧化硅复合粉体。对其发光机理进行了研究,并认为它的发光与锡的氧缺陷中心有关。
本文还将此方法作了推广,合成了其他种类氧化硅基体的发光粉体、可发可见光的氧化锡与沸石复合粉体、氧化锡掺杂的金属氧化物、表面均匀覆盖氧化锡物种的介孔氧化硅粉体和氧化锌与介孔氧化硅复合粉体等。另外,还研究了它们对烯烃环氧化和酮类的Baeyer-Villiger氧化反应的催化性能。