沸石和介孔氧化硅纳米材料的绿色合成及其在环境领域中的应用

综述了近年来纳米沸石和介孔氧化硅纳米材料的绿色合成方法以及这些材料在环境领域中的应用。重点讨论了这些材料的模板剂循环利用合成法、无模板剂合成法、离子液体合成法、无溶剂合成法以及微波加热合成法等绿色合成技术和方法;同时论述了纳米沸石和介孔氧化硅纳米材料在环境催化以及环境污染物吸附等方面的应用。最后对纳米沸石及介孔氧化硅纳米材料的合成技术新发展和新应用进行了展望。     

沸石材料的多级结构化及其在生命科学中新应用

当前沸石材料研究的一个热点是在通常只具有微孔结构的沸石中产生介孔,以增加活性位的可接触性,加快反应物在沸石孔道里的扩散,提高沸石吸附和催化的效率。综述了近年来在沸石多级结构化方面的研究进展,着重介绍了碱溶液刻蚀法、介孔间隙合成法和碳模板剂法等各种途径,并简介了沸石材料在生命科学中的一些新应用,包括沸石止血材料、控释药物和生物芯片。     

多级孔ZSM-5沸石分子筛的制备研究进展

多级孔ZSM-5沸石分子筛不仅具有良好的催化择形性能,同时对大分子反应具有较好的扩散性能,因此多级孔ZSM-5沸石分子筛的合成受到人们的广泛关注。综述了近年来合成多级孔ZSM-5沸石分子筛的各种方法,重点从后处理法、模板剂法、介孔孔壁晶化法和前驱物自组装等方法出发,详细介绍了多级孔ZSM-5沸石分子筛的合成进展。通过对比不同的制备方法,分析了各种方法及合成材料的优势以及目前所存在的主要问题,以期找到一种制备多级孔ZSM-5沸石分子筛的较优的方法应用到实际的石油催化领域。     

介孔ZSM-5分子筛材料的制备及催化应用研究进展

介孔沸石分子筛具有沸石优良的水热稳定性、酸性和择形性,并兼具介孔的传质优势,使反应物更易接触到催化剂内表面活性中心,从而提高材料的催化活性,所以,介孔沸石分子筛近年来得到大量研究.综述了介孔ZSM-5沸石分子筛的制备方法,主要评述了模板法和后处理改性法;介绍了该催化材料在裂化、芳构化、异构化及烷基化过程中的应用;指出了介孔ZSM-5分子筛的发展方向.     

具有介孔结构丝光沸石的合成与表征

基于丝光沸石骨架结构固有的晶体缺陷特征,提出诱导晶体结构缺陷和由结构缺陷衍生晶内介孔的研究方案。采用三元有机超分子胶束模板剂和两段变温晶化水热法,制备出丝光沸石基多级介孔材料。通过粉末X射线衍射、77K氮吸附–脱附、场发射透射电子显微镜、氨程序升温脱附对合成的介孔材料的晶相、形貌、介孔特征和水热稳定性进行了表征。结果表明：所合成的典型丝光沸石具有较高的相对结晶度,介孔比表面积和介孔体积分别为152.7m2/g和0.163 cm3/g;晶体内介孔在3～50 nm区间呈多级分布;其酸性质与微孔丝光沸石相匹配;水热稳定性较有序介孔材料MCM-41有显著提高。与聚集态纳米沸石组装介孔材料不同,合成的介孔丝光沸石晶体表面上介孔排布密度和尺寸分布缺乏均一性,故而由体相结构缺陷诱导形成的附加介孔呈显著无序状态。     

介孔沸石合成方法的研究进展

系统地总结了介孔沸石的合成方法,包括对合成的沸石分子筛的后处理、硬模板法和软模板法;并就制备方法和产品结构的特点进行了评述。后处理法包括对沸石分子筛的脱铝处理、脱硅处理及热处理;硬模板主要包括碳纳米粒子、介孔碳黑、碳纳米管、碳纳米纤维、碳气凝胶、有序介孔碳、胶体复制碳、无机纳米粒子等;软模板主要包括高分子聚合物和有机硅烷模板剂。     

以双长碳链烷基酰胺乙基有机硅季铵盐为模板制备介孔ZSM-5沸石及其表征

为使沸石分子筛具有更大的孔隙率,使用一种新型有机硅季铵盐介孔模板剂,采用一步水热合成法制备了含介孔沸石。在150℃下水热反应72 h, 100℃干燥4 h, 600℃下焙烧6 h获得ZSM-5-H产品。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、氮吸附方法对其进行表征,结果表明,所得沸石分子筛具有良好的晶态结构和较大的介孔体积。其粗糙的表面和丰富的介孔证明了所合成的模板剂具有改变沸石形貌和内部构造的功能。     

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.     

由沸石纳米粒子自组装制备具有高催化活性中心和水热稳定的新型介孔分子筛材料

人们合成了一系列介孔分子筛材料,并发现它们在催化、吸附与分离以及化学组装制备先进材料和分子器件等方面具有很大的潜在应用价值.但是,介孔分子筛材料相对于微孔沸石分子筛存在着两个致命弱点:较低的水热稳定性和较不活泼的催化活性中心.这两个弱点大大地影响了介孔分子筛在催化反应中的广泛应用.本文系统地综述了最近几年利用沸石纳米粒子自组装制备具有高催化活性中心和水热稳定的介孔分子筛材料的研究进展.这包括利用硅铝沸石纳米粒子自组装制备具有强酸性和水热稳定的新型介孔硅铝分子筛材料,利用钛硅沸石纳米粒子自组装制备具有高催化氧化活性中心和水热稳定的新型钛硅介孔分子筛材料,以及利用含有不同杂原子的沸石纳米粒子自组装制备一系列水热稳定的新型介孔分子筛催化材料.     

介孔SSZ-13催化剂的合成以及在甲醇制烯烃反应中的应用

使用硬模板法成功制备了含介孔SSZ-13沸石催化剂。考察了不同硬模板剂(碳纳米颗粒和碳纳米管)对介孔沸石合成的影响以及该催化剂在甲醇制烯烃反应中的性能。大量表征手段证明,在传统SSZ-13沸石合成体系内引入硬模板剂可生成大量介孔,与此同时结晶度与硅铝比并未大幅变化。反应测试表明,与传统微孔SSZ-13沸石相比,含介孔SSZ-13沸石催化剂表现出更加优异的催化活性和稳定性。与碳纳米颗粒相比,碳纳米管所致介孔的SSZ-13催化剂的寿命和稳定性明显更高,这是由于后者的介孔孔道具有更好的连通性。