介孔材料合成方法

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三维介孔材料SBA-16的制备

分别称取12 g F108和31.44 g硫酸钾放入500 mL烧杯中,加入360 g浓度为2 M的盐酸。在室温下(25 °C)搅拌4 h,使表面活性剂全部溶解并且分散均匀后,将温度升至38 °C。待恒温后,在剧烈搅拌下,逐滴加入25.2 g正硅酸乙酯(TEOS),连续搅拌20 min后停止。静置保持反应物24 h,整个过程维持38 °C 不变。所得白色粉末,通过离心进行收集(转速5000 rpm),用去离子水洗涤6次,并在烘箱中40 °C干燥。表面活性剂在500 °C空气中焙烧5 h去除,升温速度控制在2 °C /min。

二维介孔二氧化硅材料SBA-15的制备

室温下,将1 g P123和2.24 g KCl溶于30 g 2 M的盐酸中,当搅拌至均一溶液后,逐滴加入2.08 g正硅酸乙酯(TEOS),并强烈搅拌30 min。静置24 h 后,把所得混合物转移至带聚四氟乙烯衬套的不锈钢反应釜中,100 °C晶化24 h。自然冷却后,经抽滤,反复洗涤,在烘箱中过夜烘干。

三维介孔二氧化硅材料SBA-16的制备

在45 °C下,将4.0 g F127和8.0 g浓盐酸(37 wt%)溶于192 g蒸馏水中。在搅拌均一后,加入12.0 g 正丁醇,并强烈搅拌1 h。逐滴加入18 g正硅酸乙酯(TEOS)后,在相同温度下搅拌24 h。将所得混合物转移至带聚四氟乙烯衬套的不锈钢反应釜中,100°C晶化24 h。自然冷却,经抽滤,反复洗涤,所得粉末样品在烘箱中过夜烘干。

MCM-41的合成

将4.38 g CTAB加入到含1.10 g NaOH的200 g蒸馏水中。室温搅拌使其完全溶解,逐滴加入5.21 g TEOS,并继续搅拌24 h。将混合物转移至带有聚四氟乙烯内衬的反应釜中,在110 °C条件下晶化24 h。所得产物抽滤后,用蒸馏水反复冲洗直至滤液呈中性,将产物干燥。

介孔二氧化硅分子筛KIT-6的制备

将2.0 g P123三嵌段共聚物溶解于60 g蒸馏水和7.0 g 浓盐酸(36 wt%)的混合溶液。形成均一溶液后,逐滴加入2.0 g正丁醇,并搅拌1 h至澄清。在此混合溶液中,逐滴加入4.0 g正硅酸乙酯,并在35 °C搅拌24 h。将所得混合物转移至带聚四氟乙烯衬套的不锈钢反应釜中于130 °C晶化24 h,自然冷却后,抽滤,洗涤。所得固体粉末利用酸化的乙醇溶液(浓盐酸与乙醇体积比为1:100)常温萃取24 h。经抽滤、洗涤后,所得固体于70 °C 过夜烘干,并在马弗炉中以2 °C /min的速度升温至500 ℃,保温2 h除去模板。

模板的去除

我们将上述所得样品分为两份,分别通过灼烧和微波消解的办法除模板。

煅烧法:在45 °C下,将样品在盐酸的乙醇溶液(浓盐酸与乙醇体积比为1:100)中回流过夜。经抽滤和反复洗涤,在烘箱中过夜烘干。将烘干样品在马弗炉中550 °C灼烧2 h(升温速率2 °C /min),并自然冷却。所得样品分别标记为Calcined-SBA-15, Calcined-SBA-16和Calcined-crystal like-SBA-16。

微波消解法:取0.5 g 样品,加入12 mL浓硝酸和8 mL双氧水(30%)在以聚四氟乙烯为衬的反应釜中混合均匀。在1.3 Mpa下,将样品升温至150 °C,并保持5 min(升温速率为40 °C /min)。自然冷却后,将样品用去离子水反复洗涤,并在室温下干燥。所得白色粉末依次标记为MWD-SBA-15, MWD–SBA-16和MWD-Crystal like-SBA-16。

材料的表面氨基修饰

将微波消解处理后的样品用硅烷偶联剂进行表面氨基修饰,具体步骤如下:将0.5 g上述材料分散到60 mL甲苯中,滴加3.2 mL APTES (3-氨丙基三乙氧基硅烷,Aldrich公司),在110 °C下回流搅拌6 h。冷却后,产物经抽滤,乙醇洗涤后,干燥待用。

介孔氧化铈的制备

具体步骤如下[28-30]:称取0.15 g KIT-6,加入8 mL乙醇和0.6 g

Ce(NO3)3∙6H2O,超声分散8 min后在40 °C持续搅拌至乙醇完全挥发。所得样品在玛瑙研钵中研磨10 min后转移到坩埚,在马弗炉中以1 °C /min的速度升温至250 °C,保温 3 h。自然冷却后,将如前操作过程重复一次,但是加入的Ce(NO3)3∙6H2O质量减少为0.4 g,灼烧温度变为550 °C,保温时间为5 h。自然冷却后,用过量的2 M氢氧化钠水溶液在60 °C搅拌条件下除去二氧化硅模板。经反复过滤洗涤,所得固体粉末即为样品。

Pt掺杂的介孔氧化铟的合成

称取0.15 g KIT-6,加入8 mL乙醇和0.6 g In(NO3)3∙4.5H2O,超声分散8 min 后在40 °C下持续搅拌至乙醇完全挥发。所得样品在玛瑙研钵中研磨10 min后转移到坩埚,在马弗炉中以1 °C /min速度升温至250℃,并保温3 h。自然冷却后,将所得样品加入8 mL乙醇,0.6 g In(NO3)3∙4.5H2O,和0.2 mL 2 wt%的200 μL H2PtCl6。超声分散8 min后,在40 ℃下持续搅拌至乙醇完全挥发。干燥后样品在550 °C下灼烧5 h。自然冷却后,用过量的2 M氢氧化钠水溶液在60 °C下搅拌除去二氧化硅模板。经反复过滤洗涤,所得固体粉末即为样品。

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