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论文归纳了介孔材料的制备方法、合成机理及合成影响因素,并总结了近年来介孔复合材料在催化反应中的应用研究,基于此采用不同方法制备含金属组分的纳米孔性复合材料,利用XRD、SEM/TEM、FT-IR、UV-Vis DRS和N2吸附一脱附表征了材料性质,考察了其在氧化反应和酯化反应中的催化性能。论文得出以下结果:
结合溶胶一凝胶法和水热晶化法制备了SBA-15和MCM-41结构SiO<,2>,以此为载体制备了负载钒、钛和锆的介孔复合材料,研究了其催化环己烯环氧化的性能,发现单独负载钒、钛和锆组分的复合材料均有较高的催化氧化活性,而钒一锆与钒一钛双组分负载复合材料有利于提高催化氧化活性和改善环氧环己烷选择性,其中V<,2>O<,5>/ZrO<,2>/SBA-15具有最佳催化氧化性能,这得益于锆比钛组分更利于钒的高度分散。
利用超声化学法结合水热晶化法制备了纯二氧化硅及其掺杂钒、钛的介孔材料,发现它们具有介孔结构,其中未经水热晶化的纯硅材料含有MCM-41和HMS两种介孔结构。以不同钒源制备的掺杂钒样品均具有催化氧化活性,活性接近和高于相同钒含量的浸渍法制备的V<,2>O<,5>/MCM-41,说明钒在前者具有更高的分散度。而同时掺杂钒、钛的介孔材料具有较高的环己烯转化率和最高环氧环己烷选择性,表明钒、钛组分在反应中同时存在竞争和协同作用。
利用超声化学法制备了掺杂铝、钛的二氧化硅介孔材料,并用于乙酸与正丙醇、异丙醇和叔丁醇的酯化反应中。研究发现,掺杂量低的材料具有较好的介孔结构,掺杂量过高则显著降低了介孔材料的结构有序性,掺杂材料表面同时含有Bronsted酸和Lewis酸中心。铝、钛高掺杂量的二氧化硅介孔材料用稀硫酸浸渍干燥焙烧后,显示出优异的酯化反应活性。酸强度和孔道结构的有序性在上述酯化反应中起更重要的影响,而总酸量不是主要影响因素。
以TEOS为硅源制备出大小均匀、形貌规则的纳米二氧化硅微球,其大小约为130nm。以此纳米微球及SBA-15为载体,用超声化学法制备了负载单质银的纳米结构复合材料,并初步研究了其催化氧化性能,发现其低温催化苯乙烯环氧化性能较差,活性有待改进。