于大孔径多孔氧化硅材料的探索合成

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综合试验介孔氧化硅SBA-15的水热法合成

综合试验介孔氧化硅SBA-15的水热法合成

实验2介孔氧化硅SBA-15的水热法合成一、目的要求1.了解介孔材料的结构特点;2.掌握软模板法制备介孔材料的反应机理;3.掌握水热法合成介孔氧化硅SBA-15的方法;4.了解介孔材料的常规结构表征方法。

二、实验原理2.1介孔材料概述长期以来,多孔材料因其在工业催化、吸附分离、离子交换等许多领域的巨大影响一直吸引着众多研究者的目光。

随着时代的发展,多孔材料的应用范围已经扩展到生物、医药、电子、电镀、光学、传感、信息等诸多新兴领域。

时至今日,每年关于多孔材料的研究报道数以万计,其中包括新材料的开发,新的合成方法的开拓,以及对材料结构、组成和形貌控制等方面的研究;研究大多致力于提高材料的稳定性、实用性,以期拓宽材料的实际应用范围,使多孔材料可以更为经济环保地应用于工业或者日常生活之中。

在多孔材料中,介孔材料因其具有较大孔径、高比表面和优良稳定性等独特的性质而倍受关注。

根据国际纯粹与应用化学学会(IUPAC)的定义,多孔材料可以根据孔径的大小划分为三类:微孔材料(microporous materials, d < 2 nm),介孔材料(mesoporous materials, 2 nm < d < 50 nm),大孔材料(macroporous materials, d > 50 nm) [9]。

介孔的意思是介于微孔和大孔之间,所以介孔材料的孔径介于2~50 nm 之间。

介孔材料属于纳米材料领域的范畴,然而有时介孔材料的孔径可能会因为改变合成条件或经过修饰等原因而略小于2 nm,但是实际上材料的物理化学性质、制备方法、合成机理等等没有明显变化,因此这一类材料也被归属于介孔材料的范围。

2.2介孔材料的合成介孔材料的合成一般通过“模板法”进行;而常用的“模板”又被分为两类:“内模板”(endotemplate)和“外模板”(exotemplate),如图1所示[1]。

“内模板法”主要包括了“软模板法”(soft 1。

大尺寸TiO2-SiO2大孔材料的制备及光降解性能

大尺寸TiO2-SiO2大孔材料的制备及光降解性能

收稿日期:2009-04-08。

收修改稿日期:2009-05-13。

国家自然科学基金(No.20674041)和宁波大学王宽诚基金资助项目。

*通讯联系人。

E -mail :zhangruifeng@第一作者:龙能兵,男,24岁,硕士研究生;研究方向:功能材料。

大尺寸TiO 2/SiO 2大孔材料的制备及光降解性能龙能兵张瑞丰*(宁波大学材料科学与化学工程学院,宁波315211)摘要:先以三维骨架聚合物为整体型模板,利用硅酸酯原位溶胶-凝胶过程并结合高温烧结的方法制备出大尺寸大孔径的SiO 2载体,然后通过钛酸丁酯溶液浸渍、原位水解、煅烧制备出大尺寸的TiO 2/SiO 2大孔材料并用SEM 、TEM 、FTIR 、XRD 和XPS 对其表征,结果表明SiO 2载体具有三维连续的超薄层,TiO 2以纳米薄层方式均匀地沉积在SiO 2的三维超薄层上,形成TiO 2/SiO 2/TiO 2三层夹心结构,层与层界面存在Si -O -Ti 键,同时复合结构提高了TiO 2由锐钛矿相向金红石相的转变温度。

以甲基橙为目标降解物考察不同条件下制备的复合材料的光催化活性,采用复合材料吸入甲基橙溶液的方式,并借助甲醇萃取手段研究光降解动力学过程。

结果表明,该复合材料具有较好的光降解催化活性,当焙烧温度为600℃和TiO 2的负载量为54.5wt%时,其活性最大且降解速率常数达到1.78h -1。

关键词:二氧化硅载体;纳米二氧化钛;光催化降解中图分类号:O611.2;O611.3;O611.62文献标识码:A文章编号:1001-4861(2009)07-1153-06Preparation and Photo -degradation of Large -sized TiO 2/SiO 2Macroporous MaterialsLONG Neng -BingZHANG Rui -Feng *(Faculty of Material Science and Chemical Engineering,Ningbo University,Ningbo,Zhejiang 315211)Abstract:A large sized macroporous SiO 2support was prepared by using a three -dimensional(3D)skeletal poly -mer as template through an in situ sol -gel process of ethyl silicate and a subsequent calcination at high tempera -ture.By immersing the support in a solution of tetrabutyl titanate in cyclohexane followed by in situ hydrolysis in air and a final calcination,TiO 2was loaded on the surface of the support to provide TiO 2/SiO 2complexes.The material was characterized by SEM,TEM,FTIR,XRD and XPS.The results show 3D ultrathin layer in the SiO 2support,Si -O -Ti bonds formation in the interface between thin layers of SiO 2and TiO 2,and a higher temprature for transition of anatase to rutile.Methyl orange was used to investigate the photo -degradation activity of the cata -lysts obtained under different conditions.The kinetic process was studied by infiltrating aqueous solution of methyl orange over the large sized catalyst.The TiO 2/SiO 2catalyst exhibites a better activity for photo -degradation of methyl orange and the highst rate constant of 1.78h -1was obtained from the catalyst containing 54.5wt%of TiO 2calcined at 600℃.Key words:SiO 2support;nano -TiO 2;photocatalytic degradation纳米TiO 2光催化氧化技术因其反应条件温和、适用范围广和无二次污染等优点受广泛关注[1~3]。

多孔硅材料在化学分析和药物研究中的应用

多孔硅材料在化学分析和药物研究中的应用

多孔硅材料在化学分析和药物研究中的应用化学分析和药物研究一直是科学领域中最为重要的研究方向之一。

而多孔硅材料,由于其独特的物理和化学性质,逐渐成为了化学分析和药物研究领域中不可或缺的研究材料。

本文将围绕多孔硅材料的物理化学特性、制备方法、以及其在化学分析和药物研究中的应用等方面进行探讨。

一、多孔硅材料的物理化学特性多孔硅材料是一种具有高度孔隙结构的材料,其具有以下特点:1、孔径大小可控。

多孔硅材料孔径大小范围一般为1.5~50纳米,可通过改变制备条件来控制孔径大小。

2、表面积大。

由于多孔硅材料内部具有大量孔道,因此表面积相对较大。

多孔硅材料的比表面积可达到600-1000平方米/克。

3、化学稳定性好。

由于硅材料的化学性质比较稳定,因此多孔硅材料也具有良好的化学稳定性。

4、生物相容性好。

多孔硅材料中不含有毒性物质,具有良好的生物相容性。

综上所述,多孔硅材料具有孔径大小可控、表面积大、化学稳定性好、生物相容性好等优点,这些特性使得多孔硅材料在化学分析和药物研究中有着广泛的应用前景。

二、多孔硅材料的制备方法多孔硅材料的制备方法主要有两种:一种是自组装法,另一种是模板法。

自组装法是指将硅化合物加入有机溶剂中,通过调节有机溶剂的性质使硅化合物自组装形成多孔硅材料。

自组装法优点在于制备简单、工艺成本低,但其孔径大小不易控制。

模板法是指利用氧化铝、氧化硅等材料作为模板,在其表面上沉积硅化合物制备多孔硅材料。

模板法能够制备具有特定孔径大小的多孔硅材料,但其制备过程较为繁琐,成本也较高。

三、多孔硅材料在化学分析中的应用1、分离纯化多孔硅材料具有较大的比表面积和可控的孔径大小,因此可用于对分子的吸附、过滤和分离纯化。

多孔硅材料与分离相分离、多孔硅材料与溶液相结合可以有效地分离出目标分子。

2、荧光探针多孔硅材料具有较好的荧光性能,因此可以作为一种荧光探针用于化学分析中的信号检测。

三、多孔硅材料在药物研究中的应用1、药物传递多孔硅材料可以作为一种载体,将药物载入孔隙中并通过靶向修饰分子将多孔硅材料输送到靶细胞内部,从而实现药物传递的效果。

二氧化硅的多孔材料及其在吸附和分离中的应用

二氧化硅的多孔材料及其在吸附和分离中的应用

二氧化硅的多孔材料及其在吸附和分离中的应用二氧化硅是一种重要的材料,在科学研究和工业生产中得到广泛应用。

其中,多孔二氧化硅是一种特殊形态的材料,它拥有许多独特的性质和应用。

本文将介绍多孔二氧化硅的制备、性质以及在吸附和分离方面的应用。

一、多孔二氧化硅的制备1. 溶剂蒸发法溶剂蒸发法是一种制备多孔二氧化硅的常用方法。

这种方法的具体步骤如下:首先,在有机溶剂中加入二氧化硅前驱体,加热搅拌使其充分溶解;然后使其自然蒸发,直到产生固体。

在这个过程中,由于有机溶剂的挥发,产生了很多小孔和大孔,形成了多孔结构。

最后将产生的物质高温煅烧,从而得到纯净的多孔二氧化硅。

2. 模板法模板法是一种将有机物作为模板来制备多孔二氧化硅的方法。

具体步骤为:首先将有机物与二氧化硅前驱体混合;然后通过一系列的化学反应使有机物自身蒸发或氧化分解,在这个过程中,有机物模板留下了一系列的空隙,形成了多孔结构;最后通过高温煅烧将有机物模板去除,得到纯净的多孔二氧化硅。

二、多孔二氧化硅的性质1. 多孔结构多孔二氧化硅的最显著的性质就是它的多孔结构。

这种多孔结构可分为两种类型:介孔和微孔。

介孔的孔径在2-50纳米之间,微孔的孔径小于2纳米。

这些孔隙在多孔二氧化硅中分布均匀,数量众多,能够提供大量的吸附活性位点,从而使得多孔二氧化硅具有很强的吸附能力。

2. 高比表面积多孔二氧化硅的多孔结构使得它的比表面积非常大,通常在100-1000平方米/克之间。

这种巨大的比表面积为多孔二氧化硅带来了许多独特的性质,例如高度的吸附能力和分离效率。

3. 活性位点多孔二氧化硅的多孔结构是由一系列的空隙组成的,这些空隙通常被认为是其活性位点。

这些活性位点能够提供大量的表面反应机会,增强多孔二氧化硅的吸附、吸附分离等性质。

三、多孔二氧化硅在吸附和分离中的应用1. 吸附分离多孔二氧化硅在吸附分离中得到了广泛应用。

它能够选择性地吸附某些分子和离子,从而达到分离和富集的目的。

硬模板法二氧化硅多孔球

硬模板法二氧化硅多孔球

硬模板法二氧化硅多孔球二氧化硅(SiO2)多孔球是一种具有高表面积和孔隙结构的纳米材料。

它具有许多独特的性质和广泛的应用领域,例如催化剂、光学材料、生物医学、环境保护等。

本文将介绍硅多孔球的制备方法、性质和应用。

首先,关于制备硅多孔球的方法,有许多不同的方法可供选择。

其中最常用的方法之一是硬模板法。

硬模板法利用模板材料的模板效应,在模板孔隙中形成硅凝胶或溶胶,并通过烧结或高温处理,将模板材料移除,最终得到硅多孔球。

硬模板法的制备过程包括以下几个步骤。

首先,选择合适的硬模板材料,如多级模板或多孔材料。

常用的硬模板材料包括聚苯乙烯微球、金属氧化物微球等。

然后,将硬模板与硅源溶液混合,形成硅凝胶或溶胶。

在混合过程中,可以加入适当的表面活性剂或胶体稳定剂,以控制凝胶的形成和粒径分布。

接下来,将混合物进行适当的处理,例如超声波处理、搅拌或离心沉降,以促进凝胶的成形和分散。

最后,将凝胶进行烧结或高温处理,将模板材料热分解或氧化,形成硅多孔球。

制备硅多孔球的方法有许多优点。

首先,硬模板法可以控制硅多孔球的孔径和孔隙分布。

通过选择合适的硬模板材料和合适的硅源溶液组合,可以在一定程度上控制硅多孔球的孔隙结构和粒径分布。

其次,硬模板法具有较高的复制性和可扩展性。

一旦获得了合适的硅多孔球制备方法和工艺参数,可以很容易地进行大规模生产。

此外,硬模板法还可以与其他制备方法结合使用,以进一步改善硅多孔球的性能和应用。

硅多孔球具有许多独特的性质和应用。

首先,由于其高比表面积和丰富的孔隙结构,硅多孔球具有优异的吸附和催化性能。

它可以用作催化剂载体,具有较高的催化活性和选择性,对于某些重要的化学反应具有重要的应用价值。

其次,硅多孔球还可以用作光学材料,具有较好的透光性和折射率调控性能。

它可以被应用于光学传感器、光波导、光电子器件等领域。

此外,硅多孔球还可以用于生物医学和环境保护领域。

由于其良好的生物相容性和生物降解性,硅多孔球可以用作生物医学材料,如药物载体、组织修复和再生材料。

介孔有机二氧化硅

介孔有机二氧化硅

介孔有机二氧化硅(Mesoporous Organosilica,简称MOS)是一种新型的纳米多孔材料,具有介孔结构和有机功能团的特点,具有较大的比表面积和较好的热稳定性,广泛应用于催化、吸附和生物医药等领域。

本文将详细介绍介孔有机二氧化硅的制备方法、结构特点、应用领域和研究进展。

一、介孔有机二氧化硅的制备方法介孔有机二氧化硅的制备方法主要包括溶胶凝胶法、硬模板法、软模板法和微乳液法等。

其中,溶胶凝胶法是最常见的制备方法之一。

其制备步骤如下:1. 选择合适的硅源和有机硅源,如正硅酸乙酯(TEOS)和三甲基乙氧基硅烷(MTES)等。

2. 将硅源和有机硅源混合,并加入溶剂和催化剂,在搅拌条件下形成溶胶。

3. 将得到的溶胶加入模板剂,在适当的条件下进行充分混合和水解凝胶。

4. 将凝胶进行干燥和煅烧,去除模板剂得到介孔有机二氧化硅。

通过控制反应条件和模板剂的类型,可以调控介孔有机二氧化硅的孔径大小、孔道结构和有机功能团的分布等性质。

二、介孔有机二氧化硅的结构特点介孔有机二氧化硅具有独特的介孔结构和有机功能团的特点,其主要结构特点包括:1. 介孔结构:介孔有机二氧化硅具有较大的孔径范围(2-50 nm)和高度有序的孔道结构,表面积大、孔容大,适合吸附分子和催化反应。

2. 有机功能团:通过引入不同类型的有机功能团(如氨基、羟基、羧基等),可以调控介孔有机二氧化硅的表面性质和化学反应活性,拓展其应用领域。

3. 稳定性:介孔有机二氧化硅具有较好的热稳定性和化学稳定性,能够在高温和酸碱环境下保持稳定性。

通过调控介孔结构和有机功能团的种类和分布,可以实现对介孔有机二氧化硅性能的定制化设计,实现多种应用需求。

三、介孔有机二氧化硅的应用领域介孔有机二氧化硅具有丰富的应用潜力,在催化、吸附、分离、传感和生物医药等领域有着广泛的应用。

主要应用包括:1. 催化:介孔有机二氧化硅作为催化剂载体,在催化反应中起到支撑和传质的作用,提高催化剂的催化活性和选择性。

二氧化硅多孔材料的构筑与应用

二氧化硅多孔材料的构筑与应用

二氧化硅多孔材料的构筑与应用一、简介二氧化硅多孔材料因其高比表面积、可调控孔径和结构、化学稳定性以及良好的生物相容性等特殊性能而备受关注。

近年来,在吸附、催化、分离、光学和生物医学领域等方面得到广泛应用。

本文将围绕二氧化硅多孔材料的构筑、性能以及应用进行探讨。

二、构筑方法在构筑二氧化硅多孔材料时,主要有溶胶-凝胶法、水热法、界面化学法等方法。

2.1 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是制备二氧化硅多孔材料的最早方法之一,其特点在于简单易行。

将硅源和水混合均匀后,加入酸性催化剂,在混合物中添加有机溶剂,并反应到特定的凝胶阶段。

最终在高温下将凝胶干燥,得到粉末。

通过控制溶胶的物化性质,如pH、配合物、聚合物、孔径模板等,可调控二氧化硅多孔材料的孔径及孔道结构。

2.2 水热法水热法是利用碱性、酸性或中性环境下水热反应与硅源反应,制得二氧化硅薄膜或二氧化硅多孔材料的方法。

该方法无需特殊设备,同时薄膜成膜速度快且横向均匀。

同时,该方法也是一种绿色化学合成方法,对环境友好。

2.3 界面化学法界面化学法是在界面活性剂存在的条件下,通过双亲性硅烷或有机短链化合物与界面活性剂中的自组装单元在水/油界面上反应生成。

该方法制备的二氧化硅材料具有大量的高度活化计数的柱形纳米结构孔道和特殊的亲疏性表面性质。

三、性能特点二氧化硅多孔材料具有许多独特的性质,如高比表面积、可调控的孔径和孔结构、高稳定性、良好的生物相容性等。

因此,其已广泛应用于各个领域,包括水处理、催化剂、药物传递、生物传感、环境污染控制等。

3.1 高比表面积由于二氧化硅多孔性材料具有高度分布的孔道结构,其比表面积非常大。

通过调节孔道结构和孔径,可在材料表面控制微观和宏观特征。

此外,具有高比表面积的材料也使得加速反应速度、提高催化活性成为可能。

3.2 可调控的孔径和孔结构二氧化硅多孔性材料的孔径和孔结构可以通过一系列化学和物理方法进行调节。

可以通过孔径模板的引导、控制凝胶的物理和化学特性、控制干燥条件等多种方式实现。

(完整word版)综合实验 介孔氧化硅SBA-15的水热法合成(1)

(完整word版)综合实验 介孔氧化硅SBA-15的水热法合成(1)

实验2 介孔氧化硅SBA-15的水热法合成一、目的要求1.了解介孔材料的结构特点;2.掌握软模板法制备介孔材料的反应机理;3.掌握水热法合成介孔氧化硅SBA-15的方法;4.了解介孔材料的常规结构表征方法。

二、实验原理2.1 介孔材料概述长期以来,多孔材料因其在工业催化、吸附分离、离子交换等许多领域的巨大影响一直吸引着众多研究者的目光。

随着时代的发展,多孔材料的应用范围已经扩展到生物、医药、电子、电镀、光学、传感、信息等诸多新兴领域。

时至今日,每年关于多孔材料的研究报道数以万计,其中包括新材料的开发,新的合成方法的开拓,以及对材料结构、组成和形貌控制等方面的研究;研究大多致力于提高材料的稳定性、实用性,以期拓宽材料的实际应用范围,使多孔材料可以更为经济环保地应用于工业或者日常生活之中。

在多孔材料中,介孔材料因其具有较大孔径、高比表面和优良稳定性等独特的性质而倍受关注。

根据国际纯粹与应用化学学会(IUPAC)的定义,多孔材料可以根据孔径的大小划分为三类:微孔材料(microporous materials, d < 2 nm),介孔材料(mesoporous materials, 2 nm < d < 50 nm),大孔材料(macroporous materials, d > 50 nm) [9]。

介孔的意思是介于微孔和大孔之间,所以介孔材料的孔径介于2~50 nm 之间。

介孔材料属于纳米材料领域的范畴,然而有时介孔材料的孔径可能会因为改变合成条件或经过修饰等原因而略小于2 nm,但是实际上材料的物理化学性质、制备方法、合成机理等等没有明显变化,因此这一类材料也被归属于介孔材料的范围。

2.2 介孔材料的合成介孔材料的合成一般通过“模板法”进行;而常用的“模板”又被分为两类:“内模板”(endotemplate) 和“外模板”(exotemplate),如图1所示[1]。

“内模板法”主要包括了“软模板法”(soft templating),一般是用表面活性剂、高分子聚合物等作为模板,反应通常在溶液相中进行。

大粒径介孔氧化硅微球的优化合成及表征

大粒径介孔氧化硅微球的优化合成及表征
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多孔材料的制备与表征

多孔材料的制备与表征

多孔材料的制备与表征多孔材料是一类具有空隙结构的材料,其空隙可以是微孔或介孔,具有很大的比表面积和较低的密度。

多孔材料广泛应用于各个领域,如催化剂、吸附剂、能源储存材料等。

本文将探讨多孔材料的制备与表征。

一、多孔材料的制备方法1. 模板法模板法是一种常见的多孔材料制备方法。

通过选择合适的模板物质,如聚苯乙烯微球或硅胶,可以制备出具有不同孔径和孔隙分布的多孔材料。

首先将模板物质与适当的前驱体混合,形成混合物后,在适当的条件下经过固化、热处理和去除模板物等步骤得到多孔材料。

2. 溶胶凝胶法溶胶凝胶法是一种通过溶胶和凝胶转化过程来制备多孔材料的方法。

通过溶液中的化学反应或物理相互作用,可以形成胶体颗粒。

接着,胶体颗粒经过凝胶过程沉积形成凝胶,最后通过热处理或超临界干燥等方法制备多孔材料。

3. 碳化法碳化法是一种使用含碳前驱体制备多孔碳材料的方法。

首先将含碳前驱体与活性剂混合,然后在高温条件下进行碳化反应得到多孔碳材料。

碳化法可通过调节前驱体和活性剂的比例、温度和反应时间等参数来控制多孔材料的孔隙结构和比表面积。

二、多孔材料的表征方法1. 扫描电子显微镜(SEM)SEM是一种常用的多孔材料表征方法。

它可以通过高能电子束扫描样品表面,获取样品表面形貌的图像。

利用SEM观察到的图像可以确定多孔材料的孔隙结构、孔径分布以及相互连接情况,从而评估多孔材料的孔隙性能。

2. 傅里叶变换红外光谱(FTIR)FTIR是一种常用的多孔材料表征方法。

它利用样品对不同波长的红外光的吸收特性进行分析。

通过FTIR可以确定多孔材料的官能团成分,从而了解多孔材料的表面化学性质和吸附性能。

3. 比表面积测量(BET)BET是一种常用的多孔材料表征方法,用于评估多孔材料的比表面积。

BET通过吸附物质在多孔材料表面吸附的量来计算多孔材料的比表面积。

利用BET可以了解多孔材料的孔隙大小和孔隙数量,进一步评估多孔材料的吸附性能。

综上所述,多孔材料的制备与表征是多个学科领域的交叉,涉及化学、物理和材料科学等知识。

多孔硅材料的制备与性能研究

多孔硅材料的制备与性能研究

多孔硅材料的制备与性能研究近年来,多孔材料在各个领域中得到了广泛的应用。

而多孔硅材料作为一种新型的多孔材料,在能源存储、催化剂以及生物医学等领域中具有广阔的应用前景。

本文将就多孔硅材料的制备方法以及其性能研究进行探讨。

一、多孔硅材料的制备方法多孔硅材料的制备方法主要有溶胶-凝胶法、模板法和电化学腐蚀法等。

在溶胶-凝胶法中,首先通过水解和缩合反应形成凝胶,然后通过热处理或化学处理使之形成多孔结构。

这种方法具有制备工艺简单、成本低廉的优点,但其孔径分布范围较窄。

模板法通过使用有机或无机模板剂在硅源溶胶中形成孔道结构,然后通过烧结或氧化去除模板剂,最终得到具有多孔结构的硅材料。

这种方法能够制备出具有可控孔径和孔道结构的多孔硅材料,但模板剂的选择和去除过程较为复杂。

电化学腐蚀法则是通过在一定电位下将金属或合金腐蚀形成孔洞,然后将之填充或转化为多孔硅材料。

这种方法制备的多孔硅材料孔径分布范围较广,但制备工艺较为繁琐。

二、多孔硅材料的性能研究1. 孔结构控制多孔硅材料的性能与其孔结构密切相关。

因此,通过调控制备方法可以实现对多孔硅材料孔结构的控制。

可以通过改变前驱体的类型、溶剂的种类和浓度、反应温度等条件来控制多孔硅材料的孔径和孔道结构。

研究表明,当使用有机溶剂时,多孔硅材料的孔径通常较小,而使用无机溶剂时,多孔硅材料的孔径较大。

此外,反应温度的升高有助于减小多孔硅材料的孔径。

2. 光学性能多孔硅材料具有较高的折射率和较低的杂散光损耗,因此在光学器件中有着广泛的应用。

研究表明,多孔硅材料中的孔道结构可以通过调节前驱体的浓度和反应温度来控制。

同时,多孔硅材料的孔径和孔道结构也会对其光学性能产生影响。

通过控制多孔硅材料的孔径和孔道结构,可以实现对其折射率的调节,从而实现光学器件的性能优化。

3. 催化性能多孔硅材料在催化领域中也具有潜在应用。

多孔硅材料的大比表面积和孔道结构可提供更多的活性位点和质量传递通道,从而促进催化反应的进行。

多孔纳米二氧化硅

多孔纳米二氧化硅

多孔纳米二氧化硅多孔纳米二氧化硅是一种具有广泛应用前景的纳米材料,具有特殊的化学和物理性质。

它由许多孔隙组成,这些孔隙的尺寸通常在纳米尺度范围内。

多孔纳米二氧化硅的制备方法多种多样,其中最常用的方法是溶胶-凝胶法。

多孔纳米二氧化硅具有较大的比表面积和高度分散性,因此可以作为催化剂、吸附剂和载体等多个领域的重要材料。

它的独特结构和性质使其在催化反应中具有良好的催化活性和选择性。

例如,多孔纳米二氧化硅可以作为催化剂用于有机化学反应和氧化反应,如氧化烯烃和脱氢反应等。

此外,多孔纳米二氧化硅还可以用于制备高效的吸附剂,用于去除有机污染物、重金属离子和有害气体等。

在药物传递和生物医学领域,多孔纳米二氧化硅也具有重要的应用潜力。

由于其孔隙结构和较大的比表面积,多孔纳米二氧化硅可以用作药物的载体,实现药物的控释和靶向释放。

此外,多孔纳米二氧化硅还可以通过调控孔隙结构和表面性质来实现对生物分子的选择吸附和分离。

这使得它在生物传感器、生物标记和生物分析等领域具有广泛的应用前景。

除了在催化和生物医学领域的应用外,多孔纳米二氧化硅还可以用于能源存储和转换等领域。

由于其较大的比表面积和可调控的孔隙结构,多孔纳米二氧化硅可以作为电极材料用于超级电容器和锂离子电池等能源存储器件。

此外,多孔纳米二氧化硅还可以用于太阳能电池、燃料电池和光催化等领域,以实现能源的高效转换和利用。

多孔纳米二氧化硅的制备方法有溶胶-凝胶法、模板法、硅藻土法等。

其中,溶胶-凝胶法是最常用的方法之一。

该方法通过控制溶胶的成分、浓度和pH值等参数,可以制备出具有不同孔隙结构和尺寸的多孔纳米二氧化硅材料。

此外,还可以通过调控溶胶的凝胶过程和后续的热处理过程,进一步改变多孔纳米二氧化硅的孔隙结构和物理化学性质。

多孔纳米二氧化硅作为一种具有特殊结构和性质的纳米材料,在催化、吸附、药物传递、生物医学和能源存储转换等领域具有广泛的应用前景。

随着制备方法的不断改进和研究的深入,相信多孔纳米二氧化硅会在更多领域发挥其重要作用,为人类社会的发展带来更多的机遇和挑战。

具有超大通道结构的介孔氧化硅柱层状钛酸的合成和催化应用初探

具有超大通道结构的介孔氧化硅柱层状钛酸的合成和催化应用初探

型 比表面 和孔 径测 定 仪上 进 行, 定 前样 品 (0~ 0 测 2 4 目) 在 3 0C抽 脱 活化 至 系统 真空 度 优 于 0 2 a 先 0o P 异 丙醇 脱水 催 化反 应 活性 评 价在 常压 固定 床连 续 微反 装 置 中进 行 。0 l 、 g催 化剂 (0~4 2 0目) 在 先 5 0C、 ! 5 o N 气氛 (、 m 7 5 L・ i ) m n 中预处 理 1 , 然后 降 h 至 反应 温度 进行 反 应 。反 应后 产 物经 一在 线 气棚 色 谱 ( 分 12 上 0 G型 ) 析 , 分 氢气 为载气 。 采 用微 量 脉 冲反应 器 评 价载 铂氧 化硅 柱层 状 钛 酸 ( 0 6 t 的铂 负 载量 ,在顺 铂 水溶 液 中浸 渍, 按 .w% 8 c 浴 蒸 干 , 然 后 2 0C空 气 中 焙 烧 , 最 后 在 0c水 5o
需 要 8 h 而 纯 的 A S与 H T 0 4; P i 反 应 也 需 要 5天 :
( )所得 材 料 的结构 和 性能 尚不太 理想 。 虽然 第 二 2 种方 法较 第 一种 方法 简 便 省时 ,但 获得 的氧化 硅 柱
层 状 钛 酸 的 比 表 面 只 有 4 、m 5 9 ・ ~. 层 间 距 为 g
研 究 简 报
具 有 超 大通 道 结构 的 介 孑 氧化 硅 柱 层 状 钛 酸 的合 成 和 催 化 应பைடு நூலகம்用 初探 L
侯 文 华 ’ 徐 , 林 颜 其 洁 陈 静
( 南京 大学化 学化 工 学 院介 观 材料 科 学 实验 室, 南京 2 0 9 ) 10 3 ( 南京 工业 大 学理 学院 应化 系, 南京 2 0 0 ) 10 9
关 键 词 分 类 号

以廉价国产化试剂合成大孔径高度有序介孔氧化硅分子筛

以廉价国产化试剂合成大孔径高度有序介孔氧化硅分子筛

吨) ,因此 探 索 一 条 经 济 ,廉 价 的介 孔 分 子 筛 合 成 路 线 ,对 早 日实 现介 孔 分 子 筛 的工 业 化 和 大 规 模 生 产
具 有重 要 的 实用 意 义 。
为模 板 剂 按 文献 方法 合 成 。
T M 照 片 由 日本 产 J O E 2 1 E E L J M 0 0高 分 辨 电 子 透 射 电 镜 测 得 。 X D谱 图 由德 国产 B u e 4 X R rk r . D 射 线 衍 射 仪 测 得 。 氮 气 吸 附 等 温 线 由 美 国 产 Mi — co risT i a 0 0物 理 吸 附仪 在 7 K 测 得 , 孔 rmeic r tr 0 t s 3 7
速 倒 人 6 2 mL浓 盐 酸 。 4 c 继 续 搅 拌 2 h后 , .5 在 0【 = 4 在
介 孔 分 子 筛 具 有 很 高 的实 用 价值 , 时, 为 介 孔 分 同 也
子 筛 材 料 的 工 业 化 奠 定 了基 础 。 尽 管 如 此 ,S A.5 B 1 介 孔 材 料 的 工 业 化 生 产 还 存 在许 多 问 题 , 如 所 采 用 的 有 机硅 源 ( 硅 酸 乙酯 ) 格 较 高 , 外 , 口 的 聚 正 价 另 进 乙 烯 醚 . 丙 烯 醚 .聚 乙烯 醚 价 格 不 菲 ( 2万元 / 聚 1
大 规 模 工 业 化 生 产 中 的 应 用 。 同 时 推 动 这 种 新 型 纳 米 孔 材 料 在各 个 领 域 的 基 础 研 究 。
1 实 验 部分
国产 嵌 段 高 分 子 共 聚 物 Au P 辽 阳奥 克 公 司 ) c( ( O P s Ol E Os 6 子 量 约 为 4 0 ) E ’分 7 0 ,硅 酸 钠 ( 海 试 上

大孔容二氧化硅气凝胶新材料

大孔容二氧化硅气凝胶新材料

大孔容二氧化硅气凝胶新材料大孔容二氧化硅气凝胶是一种新型纳米多孔材料,具有非常高的比表面积和孔隙率,因此被称为“最轻的固体材料”。

其特殊的纳米多孔结构使其具有独特的热学、光学、声学以及电学性能。

大孔容二氧化硅气凝胶的制备过程通常包括水解-溶胶-凝胶、干燥等步骤,其骨架由纳米粒子构成的三维网络结构,结构中充满了气体分散介质。

由于其独特的结构,大孔容二氧化硅气凝胶具有极低的导热系数,可达到/(m·K),低于静态空气的热导系数,比相应的无机绝缘材料低2-3个数量级。

即使在800℃的高温下,其导热系数才为/(m·K),高温下不分解,无有害气体放出,属于绿色环保型材料。

此外,大孔容二氧化硅气凝胶还具有优良的保温性能和隔音降噪性能。

由于其纳米开孔结构,气凝胶具有良好的隔音效果,多孔结构也有利于吸附。

表面进行疏水处理后,具有良好的超疏水效果。

由于其低声速特性,它还是一种理想的声学延迟或高温隔音材料。

初步实验结果表明,密度在300kg/m³左右的硅气凝胶作为耦合材料,能使声强提高30dB,如果采用具有密度梯度的硅气凝胶,可望得到更高的声强增益。

此外,大孔容二氧化硅气凝胶还具有化学气相渗透法掺Si及溶液法掺C60的结果表明,掺杂剂是以纳米晶粒的形式存在,并观察到很强的可见光发射,为多孔硅的量子限制效应发光提供了有力证据。

利用硅气凝胶的结构以及C60的非线性光学效应,可进一步研制新型激光防护镜。

纳米结构的气凝胶还可作为新型气体过滤,与其它材料不同的是该材料孔洞大小分布均匀,气孔率高,是一种高效气体过滤材料。

由于该材料特别大的比表而积。

气凝胶在作为新型催化剂或催化剂的载体方而亦有广阔的应用前景。

以上信息仅供参考,如需了解更多信息,建议查阅相关书籍或论文或咨询相关研究人员。

多孔二氧化硅和多孔碳材料的制备及其应用的开题报告

多孔二氧化硅和多孔碳材料的制备及其应用的开题报告

多孔二氧化硅和多孔碳材料的制备及其应用的开题报告1. 研究目的本研究旨在探讨多孔二氧化硅和多孔碳材料的制备方法及其在不同领域的应用。

通过实验测试和文献综述,深入了解多孔材料在催化剂、吸附材料、电化学储能材料等领域的应用,为材料研究和产业开发提供参考。

2. 研究内容2.1 多孔二氧化硅的制备方法及应用二氧化硅是一种重要的无机材料,具有良好的热稳定性、化学稳定性和材料特性,多孔二氧化硅具有较大的比表面积、孔径、孔容等特性,在催化、电化学等领域大有用处。

本研究将对多种制备方法进行探讨,如溶胶-凝胶法、模板法、水热法等,结合实验测试和文献综述,评价制备方法的优劣及其应用。

2.2 多孔碳材料的制备方法及应用碳材料作为一种独特的材料,具有优异的电化学性能、光学性能、热稳定性等,多孔碳材料由于其较大的比表面积、良好的导电性等特性,在电池、催化、传感等领域应用广泛。

本研究将对多种制备方法进行探讨,如活性炭法、炭化法等,结合实验测试和文献综述,评价制备方法的优劣及其应用。

2.3 多孔材料在催化、吸附、传感等领域的应用多孔材料具有众多独特的物理和化学特性,广泛应用于催化、吸附、传感等领域。

本研究将结合实验测试和文献综述,重点探讨多孔材料在催化剂、吸附材料、传感器等领域的应用情况,分析应用发展趋势和前景,为材料研究和产业开发提供参考。

3. 研究方法本研究主要采用文献综述和实验测试相结合的方法,根据研究内容选取相关文献进行综述,分析多孔材料制备方法及其应用情况;通过实验测试,探究多孔二氧化硅和多孔碳材料的制备方法,并对其物理化学性质进行测试和分析。

4. 研究意义本研究将对多孔材料的制备方法及其应用进行深入探讨,通过实验测试和文献综述,提供多种制备方法的优劣比较和应用情况的分析,为材料研究和产业开发提供参考,并能够更好地理解多孔材料在催化、吸附、传感等领域的应用,从而推动材料学和化学工程学的发展。

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种类对材料结构参数的影响,在此基础上探索了合成大孔径多孔氧化硅材料的新方案. 关键词:离子液体;多孔氧化硅 中圈分类号:0224 文献标识码:A 文章编号:1000—590012011)03—0096一04
Attempted Synthesis of Porous Silica
Materials with
CrAB
前驱体 TEOS(4.50 mini) TEOS(4.50 ret001) TEOS(4.50 mm01)
TEOS(4.50 mm01)
:I!孝面弓‘: ,孔箩积:、
!型:墨
986 1 291 1 239 505 532 754 1 273 790 1 075
孔径7
11111
1.9 1.7 2.0 1.8 21.7 13.0 10.1 2.0 4.1 2.2
with岫pore
典型多孔氧化硅材料,如M41S、SBA一15等,在催化、吸附、分离和药物传递等方面有着广泛的用 途【1∞J.这些材料的形成,普遍认为遵循表面活性剂胶束与硅物种之间的协同组装机理….基于真正液
晶(1iquid crystal)模板机理的纳米铸造(nanocasting),是另一种合成多孔氧化硅材料的有效方法.因离 子液体能形成液晶相,逐渐有人探索以离子液体为模板剂,通过纳米铸造方法来合成多孔氧化硅材料.
依次减小.在EI-c。BY4和E2-C。BF。的TEM 图(图4)上,找不到有序的介孔结构,只能 观察到10—50 nm大小的堆积颗粒,这些材
F培.3
图3
Relative Plnnssua'e(P/PJ
EI-C4BF.、E2-C‘BF,和b‘BF,的N2吸附(●)、
adsoqotion(●)and de-orption(O)isotherms(^)and BJH
of General
Logistics-Tianjin
300161;
3.Key
Laboratory 0f Mountain Environment lnfmmation System and
Ecological Environment Protection
or"Guizhon Province,Guizhou Normal University-Guiyang 550001 China)
用不同硅前驱体合成的氧化硅多孔材料
图5显示了这些材料的N:吸附等温线 和BJH孔径分布曲线,材料的结构参数列在 表1中.M-c,6CI与E.C,。CI的N2吸附等温线 都没有明显的滞后回环,且都具有2 nil]左 右均一的孔径;此外,两者的结构参数也很
1实验部分
1.1主要试剂
l-甲基-3一丁基咪唑四氟硼酸盐由中国科学院兰州化学物理研究所生产;1.甲基咪唑、氯代十六烷、
・收稿日期:201l一04-28 基金项目:理论化学与分子模拟省部共建教育部重点实验室开放课题(LKFl003);国家自然科学基金项目(2∞03044)) 通信作者:汤建庭(19r79一)。男,湖南益阳人,讲师,博士.E-mail:jttang@dicp.aC.cn
2011疰
显示,使用[Ci6mim】CI、[c16mim]Br和CTAB所得材料的结构参数非常接近.相比之下,E-C,2CI的结构 参数明显要小.这说明,模板剂极性头基的种类对材料结构参数的影响很小;但缩短模板剂烷基链长度。 导致材料结构参数变小.在E-C。BrE—CTAB的TEM图中没有观察到有序排列的孔结构,说明这些材料 中的孔为不规则颗粒之间的堆积孔(图2).
[c16mim]Q
[C晦mim]cl
a)BET比表面积;b)从P/Po=0.99点的N2吸附量计算得到;c)采用BJH方法从等温线吸附支数据计算得到・
1.5材料表征
材料比表面积、孔体积和孔径分布的测定以N:为吸附气体,在Micromeritics
ASAP
2020自动物理吸
附仪上完成.样品首先在373 K条件下抽真空,脱除样品中物理吸附的水份,再根据静态法测量吸附・脱 附等温线,所得结果列在表l中.材料的颗粒大小和孔结构通过透射电镜(TEM)方法进行了表征.采用 日本的JEOL JEM-2010型透射电子显微镜.测试前以超声方法将样品分散在乙醇中,然后取一滴于载有 碳膜的铜网上,晾干后于电镜中观察.
EducationfSchool
0f Chemistry and Chemical Engineering-Hunan University 0f 2.Institute 0f Military
Science and Technology。Xiangtan 41 1201:
Transportation
adso。Ftion(●)and desoTption(0)isotherms(^)and町H
distribution“w∞(B)of
E-C㈣CI
E-C口Cl,E・CmBr and E-CTAB
此外,以[C.mim]BF4离子液体为模板
剂,考察了TEOS用量对材料结构参数的影
响.材料的M吸附等温线和BJH孔径分布 曲线在图中给出,结构参数列在表l中.这 些材料的N:吸附等温线都具有介于Hl和 H3型之间的滞后回环,表明较大孔径的介 孔的存在.它们的孔径都在10 lira以上,但 分布达20 ilm之宽.随着TEOS用量的提 高,其比表面积依次增大,而孔体积和孔径
Relative
pressure(P/P。) E-C16CI、E-C12CI、E・CJ6Br和E-CTAB的N2吸附(●)、 图2
Fig,2
囤l
脱附(O)等温线re size Nitm,gen
TEM呻0fE-c¨Br(A)¨d
E-C¨Br(^)和E-CrAB(B)的TEM图 E-CTAB(B)
Zhou等人用[C。mim]BF4、[C,。mim]Cl、[C,.mim]CI等离子液体为模板剂,以纳米铸造方法合成了具有 蠕虫状、层状孔道结构的SiO:m 61.但他们得到的材料其孔径大都在2 nm以下,没有提供获得较大孔径 的多孔氧化硅材料的方法.然而,较小孔径的氧化硅材料在催化、分离等方面对大尺寸的客体分子表现 出较差的选择性【l。】.本文采用纳米铸造方法,进一步考察了离子液体种类和硅前驱体种类对材料结构 参数的影响,发展了具有较大孔径的多孔氧化硅材料的合成策略.
张传磊1,
黄怡岚1
(1.湖南科技大学化学化工学院,理论化学与分子模拟省部共建教育部重点实验室,湖南湘潭411201; 2.总后勤部军事交通运输研究所。天津300361; 3.贵州师范大学贲州省山地环境信息系统与生态环境保护重点实验室,贵州贵阳550001)
【摘要】 以离子液体为模板剂.通过纳米铸造方法合成了一系列多孔氧化硅材料.详细考察了离子液体种类和硅前驱体
【Abstract】
Using ionic liquids鼬templates-a series of porous materials were synthesized by nanocasfing
on
math・
od-and the influence of ionic liquid sort and siliceous precursor∞rt
Large Pore Size
Using Ionic Liquids by Nanocasting
TANG肋厅.ring¨,LIU yu2。删Di3,GONG
11.Key
Weil,CHEN Xiao.mia01,
LV Shu-zi‘。ZttANG Chuan.1eil.HUANG Yi./anl
Ldmmtory ofTheo∞tical Chemistry and Molecular Simulation 0f Ministry of
1.3
TEOS经乙二醇改性的硅前驱体(EGMS)的合成 按文献方法【8】,将0.25
tool
TEOS与1 tool乙二醇加入250 mL的圆底烧瓶,在低于180℃温度下加
热至生成的乙醇全部被蒸馏除去,最后得到EGMS.
1.4材料合成 取模板剂1.08
mmol、0.1
mol/L的盐酸1.5 mL放人5 mL的小瓶中,室温下搅拌至溶液透明均一,

11巴:墨
0.73 0.47 0.72 0.63 2.30 1.74 1.55 0.76 0.73 0.68

1 223
EI.C4BF4 E2・C4BL E3一C4BF.
M—C16cl G—c墙C1 B.C№C1
[c4mira]BF.
[C.mim]BF, [C4mim]BF4 [C岫mim]Q
TE0s(2.25 mind) TE0s(4.50 mm01) TEOs(6.75 mm01) TMOS(4.50 mind) EGMS(4.50 ret001) BTME(2.25 ret001)
第33卷第3期 2011年9月
湘潭大学自然科学学报
Natural Science Journal of Xiangtan University
VoL 33 No.3
Scp.2011
纳米铸造方法下离子液体用于 大孔径多子L氧化硅材料的探索合成’
汤建庭h, 刘瑜2, 吴迪3, 龚维1, 陈晓淼1, 吕数子1,
万方数据
第3期
汤建庭,等纳米铸造方法下离子液体用于…
氯代十二烷、溴代十六烷、三甲基十六烷基溴化铵(CrAB)、正硅酸甲酯(TMOS)、正硅酸乙酯(TEOS)、
乙二醇、乙腈、盐酸由中国医药集团上海化学试剂公司生产;1,2・双(三甲氧基硅基)乙烷(BTME)由Sig・ ma.Aldrich公司生产.
1.2
表1材料的合成条件和结构参数
Tab.1 Synthesis conditiom and textural parameters of porous silica materials
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