13X微孔沸石和MCM-41介孔材料的合成及用于处理含Cd2+废水

以天津蓟县钾长石矿粉为主要原料,经选矿、煅烧、水热处理等工艺成功合成了13X微孔沸石. 以气相氧化硅、氢氧化钠、十六烷基三甲基溴化铵等为主要原料,在水热条件下合成了MCM-41有序介孔材料. 采用XRD和N2吸附-脱附等手段对合成的13X沸石和MCM-41介孔材料的物相、比表面积、孔径、孔体积等进行了分析对比. 在此基础上,对13X沸石和MCM-41介孔材料处理含Cd2+废水的效果和机理进行了对比研究,确定了不同分子筛用量、不同初始pH值、不同混合时间下13X沸石和MCM-41介孔分子筛对水中Cd2+的吸附率和吸附量. 研究发现,尽管MCM-41的比表面积和孔径远大于13X沸石,但其对水中Cd2+的处理效果却低于13X沸石,这与13X沸石和MCM-41的孔道结构类型、化学组成、表面荷电性质等有关.     

不同孔径介孔分子筛MCM-41的合成及载药释药性能

通过添加辅助剂1,3,5-三甲基苯合成不同孔径的介孔分子筛(mesoporous molecular sieves,MCM-41)。将利尿性氢氯噻嗪引入到MCM-41的孔道内,采用低温N2吸附-脱附、X射线衍射、Fourier红外光谱仪、热重分析等表征MCM-41材料,并测定了氢氯噻嗪在模拟体液中的释放率。结果表明:合成的MCM-41具有均一的介孔结构,孔径在4.0～5.6nm,氢氯噻嗪在MCM-41-B(具有最大的孔径)中的释放速率较快,10h释放了79%,其他材料的需20h,而且氢氯噻嗪的释放速率随着孔径的增加而减小,表明已制得了氢氯噻嗪的缓释体系,并且可以通过控制孔径来调节氢氯噻嗪的释放速率。     

疏水性MCM-41分子模板剂对水中U(VI)的吸附性能试验研究

采用水热合成法制备了疏水性介孔二氧化硅材料(MCM-41-dry)并经煅烧制得亲水性介孔二氧化硅材料(MCM-41-cal).试验探讨了pH值、吸附时间、投加量以及U(VI)初始浓度等因素对MCM-41材料煅烧前后吸附U(VI)效果的影响,利用SEM、EDS、BET和FTIR分析其吸附机理.试验结果表明, MCM-41-dry材料因具有有机模板剂,其吸附效果远高于MCM-41-cal的吸附效果;当pH值为5,吸附时间为180 min,温度为30 ℃,MCM-41-dry投加量为0.2 g/L,U(VI)初始浓度为10 mg/L时,其对U(VI)的吸附率可达99.2%;Langmuir吸附等温模型和准二级动力学方程能较好的拟合其吸附过程,当T=303 K时,理论饱和吸附量为241.935 mg/g,吸附为单分子层吸附,以化学吸附为主.通过BET、FTIR表征则说明MCM-41-dry具有六方形介孔结构能吸附U(VI),官能团羟基和氨基发挥了很大的作用.     

低成本制备MCM-41介孔分子筛及其对镉离子的吸附性能

以廉价的硅铁行业的废弃物微硅粉为硅源,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,采用碱法提纯-水热法合成制备了纯硅的MCM-41介孔分子筛。用红外光谱(FTIR)、小角X射线衍射、液氮吸附脱附、场发射扫描电子显微镜和高分辨透射电子显微镜对分子筛进行了结构表征和表面积及孔径分析。结果表明:所制备的分子筛的比表面积是918 m2/g,孔容1.11 cm3/g和孔径2.9 nm。采用静态吸附方法,研究了所合成的分子筛对水溶液中Cd2+离子的吸附行为,分析了pH值、分子筛质量、吸附时间和Cd2+的初始浓度对吸附的影响,并探讨了该吸附剂对Cd2+的吸附热力学和动力学特性。结果表明:当溶液的pH值为2.0～7.0,吸附剂的量在30～130 mg范围内时,吸附率随着pH值和吸附剂用量的增加而增加,当吸附剂用量为130 mg时,有序介孔分子筛对Cd2+离子的去除率基本稳定。有序介孔分子筛对Cd2+离子的吸附量随吸附时间的增加而增加,在120 min时达到吸附平衡。有序介孔分子筛对Cd2+的等温吸附过程更符合Freundlich模型,吸附动力学较符合准二级吸附方程。     

氧化硅有序介孔材料MCM-41的微波水热合成及用于组装ZnO纳米粒子

与传统水热合成工艺相比,采用微波水热合成新工艺可以快速合成比表面积大、孔体积和孔径大、孔径分布范围更窄、孔洞呈六方排布的有序介孔材料MCM-41.微波水热合成工艺合成的MCM-41具有合成效率高、成功率高等特点,为此类介孔材料商业化提供了高效的技术手段.采用传统水热工艺合成MCM-41通常需要48～72 h,而采用微波水热合成技术仅需要30 min.采用X射线粉晶衍射(XRD),氮气吸附等技术手段对合成MCM-41材料的物相、比表面积、孔体积、孔径等进行了表征.采用微波水热合成MCM-41的工艺参数为:微波处理的温度120 ℃,时间30 min,微波辐射功率500 W,经过滤、洗涤、干燥、焙烧等处理后,得到的MCM-41具有六方排布的孔系,晶格常数a0=4.4nm,比表面积可达1113 m2/g,平均孔径为2.7 nm,与选用同样配方采用传统水热合成工艺合成的MCM-41的性能相当,却极大提高了合成效率.采用微波水热合成工艺,同样可以合成立方晶系的MCM-48和六方晶系的SBA-15等介孔氧化硅分子筛材料.此外,在微波合成的MCM-41中采用液相工艺成功组装了ZnO纳米粒子,并对组装在MCM-41中的纳米ZnO粒子进行了光催化降解苯酚的实验研究.     

用脱镁海泡石制备介孔分子筛MCM-41

以脱镁海泡石为硅源,在水热条件下合成介孔分子筛MCM-41.考察了晶化时间、晶化温度、pH值等因素对介孔分子筛MCM-41的影响.用X射线衍射分析、Brumauer-Emmett-Teller法和红外分析表征MCM-41.结果表明:在pH值为12,晶化温度为100℃,晶化时间为24h时,所得MCM-41的结晶度最好,比表面积为860m2/g,孔体积为0.77 cm3/g,孔径为2.9nm,孔壁厚为1 nm.红外分析表明:脱镁海泡石在合成介孔分子筛MCM-41过程中生成了≡SiO-CTA 络合物.     

疏水性MCM-41分子模板剂对水中U(Ⅵ)的吸附性能试验研究

采用水热合成法制备了疏水性介孔二氧化硅材料(MCM-41-dry)并经煅烧制得亲水性介孔二氧化硅材料(MCM-41-cal)。试验探讨了pH值、吸附时间、投加量以及U(Ⅵ)初始浓度等因素对MCM-41材料煅烧前后吸附U(Ⅵ)效果的影响,利用SEM、EDS、BET和FTIR分析其吸附机理。试验结果表明,MCM-41-dry材料因具有有机模板剂,其吸附效果远高于MCM-41-cal的吸附效果;当pH值为5,吸附时间为180 min,温度为30℃,MCM-41-dry投加量为0.2 g/L,U(Ⅵ)初始浓度为10 mg/L时,其对U(Ⅵ)的吸附率可达99.2%;Langmuir吸附等温模型和准二级动力学方程能较好的拟合其吸附过程,当T=303 K时,理论饱和吸附量为241.935 mg/g,吸附为单分子层吸附,以化学吸附为主。通过BET、FTIR表征则说明MCM-41-dry具有六方形介孔结构能吸附U(Ⅵ),官能团羟基和氨基发挥了很大的作用。     

纳米介孔氧化硅材料的合成及力学稳定性研究

在室温碱性条件下合成了介孔氧化硅MCM-41材料,并借助XRD、HREM等测试手段对MCM-41材料进行了性能表征。利用合成的MCM-41为原料,通过对其施加不同的压力,研究材料中气孔的力学稳定性。由XRD和N2吸附测试结果发现：随外力的增加,材料XRD图谱中衍射峰强度逐渐降低,比表面SBET值和N2吸附量也随之减小,表明介孔材料中气孔的破坏是渐变过程。介孔氧化硅材料在受压压力小于50MPa时具有较好的介孔结构。     

以有机硅废渣为原料制备介孔二氧化硅MCM-41及其吸附性能

以有机硅废渣作为硅源,利用碱熔与水热合成相结合的方法制备介孔二氧化硅MCM-41,研究了碱熔时间及液固比对硅源提取率的影响,CTAB/SiO_2摩尔比对合成二氧化硅形貌的影响,并考察了MCM-41对水体罗丹明B(Rh B)的吸附性能。结果表明:在碱熔时间2 h、液固比50:1 mL/g、CTAB/SiO_2摩尔比1:0.3条件下合成的介孔二氧化硅MCM-41的介孔结构有序性好,比表面积为783.23 m~2/g,孔径和孔容分别为2.529 nm和0.747 9 cm~3/g。MCM-41对RhB具有较强吸附能力,最大吸附容量为295.23 mL/g,吸附过程符合准二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir单分子层吸附,属自发的放热反应。此外,MCM-41具有良好的吸附再生能力。     

MCM-41介孔分子筛合成与改性的研究进展

简要介绍了MCM-41介孔分子筛的特点,应用和改性原因.综述了MCM-41介孔分子筛的合成方法,主要包括水热合成法,室温合成法,微波合成法等,列出了每种合成方法的优缺点和合成过程中的影响因素,pH值、晶化时间、晶化温度、模板剂的种类及用量等都会对MCM-41介孔分子筛的结构和孔径产生很大影响.阐述了MCM-41介孔分子筛的改性方法,包括金属杂原子取代法,如主族金属、过渡金属、稀土金属等,有机修饰或功能化法,负载型改性法,如负载金属氧化物、无机酸、杂多酸、有机碱、金属的配合物等.最后就MCM-41介孔分子筛的应用前景做了展望.     

Adsorption of Tetraalkyl Ammonium Hydroxide with Mesoporous Silica

Adsorption of tetraalkyl ammonium hydroxide (TAAH) with mesoporous silica such as MCM-41 and MCM-48 has been investigated. The adsorption of TAAH with the mesoporous silica increases with increase in pH of the aqueous solution. The maximum adsorption amounts of TAAH with the mesoporous silica, determined by Langmuir isotherms, correspond to the relationship between the pore diameter of the mesoporous silica and the molecular size of TAAH, while no significant relationship is observed with both the specific surface area and the amount of silanol group of the mesoporous silica. Mesoporous silica having large pore diameter is applicable to the adsorptive separation of TAAH from the effluent solution.     

粉煤灰合成中孔分子筛MCM-41及其吸附性能

以粉煤灰为初始原料,十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为模板剂采用水热法合成出中孔分子筛MCM-41,采用小角XRD、TEM、氮气吸附-脱附等对样品的物相、比表面积、孔径、孔体积等进行表征,并研究了样品分子筛对镍离子的吸附性能。结果表明：样品具有典型中孔分子筛MCM-41的特性,比表面积为576 m^2/g,平均孔径为5.53 nm;Ni^2＋能定量吸附在样品分子筛上,最大去除率可达到96%,吸附性能符合Langmuir吸附方程特征,并且随吸附液pH的增大,Ni^2＋去除率也随之增加。     

微波条件下钴掺杂对MCM-41分子筛结构性能的影响

以十六烷基三甲基溴化铵为模板剂,通过微波辐射方法合成钴掺杂MCM-41介孔分子筛。采用X射线粉末衍射、红外光谱、透射电子显微镜、等离子发射光谱和N2吸附-脱附等技术对样品进行表征。结果表明：样品经550℃焙烧后,模板剂被有效去除。微波辐射条件下,成功合成出钴掺杂介孔分子筛样品。与纯硅的分子筛样品相比,钴掺杂的介孔分子筛比表面积增大,孔径分布均匀。     

Separation and Recovery of Tetramethyl Ammonium Hydroxide with Mesoporous Silica Having a Hexagonal Structure (MCM-41)

Separation and recovery of tetramethyl ammonium hydroxide (TMAH) was investigated using several types of MCM-41 (mesoporous silica having hexagonal structure) adsorbents. The MCM-41s were prepared by hydrothermal synthesis with structure-directing agents with different alkyl chains. The prepared MCM-41s were characterized with X-ray diffraction, transmission electron microscope, nitrogen gas adsorption, and zeta potential, and then used for adsorption of TMAH. The adsorption of TMAH with MCM-41s increased with pH up to pH ≈ 10 and then decreased as the MCM-41 dissolved. The adsorption of TMAH progressed via the Langmuir mechanism. The maximum adsorption corresponded to the pore diameter and the pore volume of the MCM-41s. MCM-41 also possesses selectivity for TMAH against phenol. The chromatographic operation was conducted using granulated MCM-41 to avoid excessive pressure-drop through the packed column and quantitative adsorption-elution processing of TMAH could be achieved.     

改性MCM-41分子筛的合成与亚甲基蓝吸附性能

选用TEOS（正硅酸乙酯）做为硅源,CTAB（十六烷基三甲基溴化铵）做为表面活性剂,在碱性条件下水热合成MCM-41。实验采用3-氨丙基三甲基硅烷对MCM-41进行改性,成功得到氨基改性介孔材料NH₂-MCM-41吸附剂,并使用X射线衍射（XRD）对其做了表征。考察了各种实验条件下,比如温度、吸附剂的量、pH、亚甲基蓝初始浓度等条件下MCM-41和NH₂-MCM-41对水溶液中亚甲基蓝（MB）的吸附能力。MCM-41和氨基改性介孔材料NH₂-MCM-41均为平面六方介孔结构。结果表明,温度和pH是影响MCM-41和NH₂-MCM-41对亚甲基蓝吸附的最主要的因素。随着温度的升高,材料吸附能力增强,而过高或者过低的pH都会降低MCM-41和NH₂-MCM-41对亚甲基蓝的吸附能力。     

砷在杂原子介孔分子筛上的吸附行为研究

介孔分子筛具有大比表面积、长程有序结构和可调孔径等优点,经过杂原子掺杂后具有优异的吸附除砷能力。在十六烷基三甲基溴化铵、正硅酸乙酯、氢氧化钠体系中,添加不同铝源、铁源制备了杂原子MCM-41介孔分子筛。XRD衍射分析表明合成产物具有规整的介孔孔道结构。砷吸附实验结构表明,在碱性条件下,Al-MCM-41对砷的吸附性能最佳。在酸性条件下,Fe-MCM-41对砷的吸附性能最佳。而且在酸性条件下Fe-MCM-41分子筛对砷的吸附明显优于Al-MCM-41。中性再生条件下,Fe-MCM-41分子筛对砷的去除率达到95%。这说明液相中砷酸根和Fe-MCM-41分子筛生成了砷酸铁表面沉淀,从而使液相中残留砷浓度降到较低的水平。     

水热条件下CuMCM-41介孔分子筛的合成与表征

以硅酸钠(Na2SiO3·9H2O)、氯化铜(CuCl2·6H2O)等无机盐为原料,十六烷基三甲基溴化铵为模板剂,通过水热法合成CuMCM-41介孔分子筛.分别采用X射线粉末衍射、红外光谱、透射电子显微镜和N2吸附-脱附等技术,对产物的晶相、结构、形貌、比表面积和孔径分布进行了表征.同时研究金属铜添加量与比表面积、孔径之间的关系.结果表明:合成出的4种不同铜含量的CuMCM01介孔分子筛,其比表面积最高可达1032.41m2/g,平均孔径在3.4～4.0 nm之间.随着介孔分子筛中掺杂的金属铜含量的增加,介孔分子筛的比表面积变小、介孔有序性变差.当原料配比增加到n(SiO2):n(CuO)=1:0.2时,合成出的CuMCM-41介孔分子筛有序性很差.     

Utilization of mesoporous molecular sieves synthesized from natural source rice husk silica to Chlorinated Volatile Organic Compounds (CVOCs) adsorption

The adsorption of trichloroethylene (TCE), tetrachloroethylene (PCE), and carbon tetrachloride was studied over our synthesized mesoporous material, MCM-41, from rice husk silica source, abbreviated as RH-MCM-41. More than 99% silica for RH-MCM-41 synthesis was extracted from rice husk under refluxing in HBr solution and then calcined at 873 K for 4 hours. RH-MCM-41 possessed surface area around 750-1,100 m²/g with a uniform pore size with an average diameter of 2.95 nm, narrow range of pore distribution and somewhat hexagonal structure, similar to properties of parent MCM-41. The adsorption of CC1₄ to RH-MCM-41 was stronger than that of TCE and PCE. The adsorption capacity of RH-MCM-41 for CVOCs (chlorinated volatile organic compounds) was higher than commercial mordenite and activated carbons.     

合成条件对介孔氧化硅材料孔径尺寸的影响

分别在室温酸性、室温碱性、水热碱性条件下合成了介孔氧化硅材料MCM－41,通过XRD,HRTEM,氮气吸附等手段对介孔氧化硅材料进行了表征,并探讨了3种条件下材料介孔尺寸的变化。结果表明：室温酸性条件下合成的MCM－41材料具有最小的介孔尺寸,碱性条件则有利于合成较大孔径的样品。另外还发现无机盐离子的添加、反应温度的变化及煅烧过程均可以影响介孔尺寸,并提出了无机盐离子通过影响表面活性剂胶团的荷电性质和尺寸而改变材料孔径尺寸的模型。