弱酸性的MCM-41是纯硅的介孔材料,没有选择催化氧化的能力,将金属铁掺杂进入MCM-41骨架,介孔材料的催化性能得到迅速增强。另外,颗粒尺寸对催化性能的影响很大,相比大颗粒介孔材料,介孔纳米粒子在一些特定的反应中催化活性更强。本论文在室温条件下,分别以氢氧化钠和十六烷基三甲基溴化铵为碱源和表面活性剂,采用一步法快速合成不同铁含量的介孔Fe-MCM-41纳米粒子。采用SEM、TEM、XRD、N₂吸附-脱附、FT-IR、UV-vis等分析手段对样品的结构进行了细致的表征,并考察了铁量、氢氧化钠量、铁源、十六烷基三甲基溴化铵量对Fe-MCM-41纳米粒子结构的影响。本论文还采用后合成法合成了Fe-MCM-41纳米粒子,结果表明,用室温合成法和后合成法合成的介孔Fe-MCM-41纳米粒子都具有良好的有序度。将室温合成法和后合成法合成的Fe-MCM-41纳米粒子以及大颗粒的介孔材料分别作为催化剂,以环境友好的双氧水作氧化剂,用于催化苯酚羟基化反应。研究结果表明,在苯酚羟基化的反应中,Fe-MCM-41纳米粒子催化剂相对于Fe-MCM-41大颗粒样品具有更高的初始反应速率,即达到特定苯酚转换率所用的时间更短,双氧水的有效利用率更多,因此它具有更强的催化活性。这主要是因为,当把Fe-MCM-41的粒子尺寸降低到纳米级时,较短的孔道会有利于加速反应物分子在孔道中的扩散,因此,相比大颗粒的介孔材料,介孔纳米粒子具有更高的催化反应活性。此外,在苯和氯化苄的傅克烷基化反应中,在很短的时间内,Fe-MCM-41纳米粒子催化氯化苄的转换率几乎达到100%,这表明Fe-MCM-41纳米粒子在不同的催化反应中都具有高的催化能力。