模板法制備MCM-41分子篩及應(yīng)用ppt課件

1、模板法制備MCM-41分子篩及運(yùn)用碩研09級(jí)17班王琨20210117281.1分子篩簡(jiǎn)介 狹義上講，分子篩是結(jié)晶態(tài)的硅酸鹽或硅鋁酸鹽，由硅氧四面體或鋁氧四面體經(jīng)過氧橋鍵相連而構(gòu)成.分子尺寸大小通常為0.32.0 nm的孔道和空腔體系，從而具有篩分分子的特性。 中空玻璃分子篩1.2分子篩分類按照孔徑分類微孔 小于2nm介孔 2-50nm大孔分子篩 大于50nm 按骨架分類硅鋁類分子篩骨架雜原子分子篩1.3介孔分子篩 特點(diǎn)以外表活性劑分子聚集體為模板，經(jīng)過外表活性劑分子聚集體和無機(jī)物種的界面組裝過程，實(shí)現(xiàn)對(duì)介觀圖式構(gòu)造的剪裁介孔分子篩的構(gòu)造和性能介于無定形無機(jī)多孔資料(如無定形硅鋁酸鹽)和具有晶

2、體構(gòu)造的無機(jī)多孔資料(如沸石分子篩)之間。它具有規(guī)整的孔道構(gòu)造和無定形SiO2組成的孔壁，其規(guī)整性表如今XRD譜圖上具有典型的晶體構(gòu)造衍射峰;1.4分子篩的型號(hào) 氣體行業(yè)常用的分子篩型號(hào); A型:鉀A(3A),鈉A(4A),A(5A), X型:鈣X(10X),鈉X(13X) Y型:,鈉Y,鈣Y 分子篩的型號(hào)是按照孔型大小分類的，例如3A即為孔徑不大于3A1.5 本卷須知 分子篩吸濕才干極強(qiáng),用于氣體的純化處置,保管時(shí)應(yīng)防止直接暴露在空氣中。 存放時(shí)間較長(zhǎng)并曾經(jīng)吸濕的分子篩運(yùn)用前應(yīng)進(jìn)展再生。 分子篩忌油和液態(tài)水。運(yùn)用時(shí)應(yīng)盡量防止與油及液態(tài)水接觸。 可以用兩只吸附枯燥器并聯(lián)，一只任務(wù)，同時(shí)另一只可

3、以進(jìn)展再生處置。相互交替任務(wù)和再生，以保證設(shè)備延續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。 枯燥器在8-12下任務(wù)，在加溫至350下沖氣再生。不同規(guī)格的分子篩再生溫度略有不同。1.6介孔分子篩研討熱點(diǎn) 形貌控制和手性分子篩的合成 提高介孔分子篩的酸性和水熱穩(wěn)定性 介孔分子篩改性及其催化 以介孔分子篩為模板進(jìn)展“納米澆鑄 外表浸涂法制備介孔薄膜2.1模板法制備介孔分子篩 模板法可以分為狹義模板法和廣義模板法。 狹義模板法是將具有特定空間構(gòu)造和基團(tuán)的物質(zhì)，即模板，引入到基材中，隨后將模板除去來制備具有模板識(shí)別部位的基材的一種手段。 廣義模板法是經(jīng)過模板與基質(zhì)物種的相互作用，構(gòu)筑具有模板信息基材的制備手段。 介孔分子篩的制備常用外表

4、活性劑作模板。 利用外表活性劑分子的立體幾何效應(yīng)、自組裝效應(yīng)，經(jīng)過外表活性劑分子極性端基與無機(jī)物種之間的相互作用，使無機(jī)物種在模板上堆砌、縮合，用來制備具有不同介觀構(gòu)造的分子篩。2.2制備介孔分子篩常用的外表活性劑 陽離子外表活性劑、陰離子外表活性劑和非離子外表活性劑。 外表活性劑(S)和溶液中無機(jī)物種(I)之間靠靜電作用、氫鍵、共價(jià)鍵和范德華力，在SI界面相互作用，可以分別在不同酸堿度的物系中，合成出硅基介孔或金屬氧化物介孔資料。表2.1 常用外表活性劑2.3 MCM-41介孔分子篩的制備 以CTAB十六烷基三甲基溴化銨和Na2Si039H2O合成MCM一41,記做S-1 以CTAB和TEO

5、S(正硅酸乙酯)合成MCM一41,記做S-2 以CTAB和OP共外表活性劑合成MCM一41,記做S-3以CTAB和Na2Si039H2O合成MCM一41 (1)將0.05molCTAB溶解在50ml去離子水中，室溫?cái)嚢?.5h，得溶液A。 (2)將0.125molNa2Si039H2O溶解在200ml去離子水中，室溫?cái)嚢?.5h，得溶液B。 (3)攪拌下，將B滴加到A中，得溶液C (4)攪拌下，用H2SO4溶液調(diào)溶液C的PH值至10一11，得溶液D。 (5)攪拌下，將溶液D升溫回流，并不斷調(diào)PH值，使之維持在10一11，保溫 (6)產(chǎn)物經(jīng)抽濾、醇洗、水洗、枯燥(50-60C，12h)、焙燒(5

6、50C，6h)，得無色MCM-4l分子篩。2.4結(jié)果與討論MCM-41的XRD譜圖 S-1的XRD譜圖中有四個(gè)衍射峰，闡明其有序性很好 S-2的XRD譜圖中，只需(100)衍射峰，其他衍射峰不明顯，闡明其有序性較差。 參與共外表活性劑，用TEOS作硅源，得到的S-3樣品其有序性較好。 假設(shè)MCM分子篩的孔壁按1nm計(jì)，那么這三種樣品的孔徑均在3一4nm。S-1TEM形貌圖S-2TEM形貌圖S-3TEM形貌圖氮?dú)馕?脫附等溫線 現(xiàn)為類型吸附等溫線，闡明樣品S一1和S一2都是有序的介孔MCM一41分子篩 吸附等溫線中的突躍闡明孔的分布較窄、孔徑均一 S一1和S一2等溫線的對(duì)比結(jié)果和它們XRD譜圖

7、的對(duì)比結(jié)果是一致的，即樣品S一l內(nèi)部孔道的有序性比樣品S一2的要好一些。3.結(jié)論 外表活性劑的種類、濃度，有機(jī)溶劑的極性、用量，以及操作方式等，影響著介孔分子篩的構(gòu)造和形貌。 采用共外表活性劑可以有效降低主外表活性劑的用量，降低消費(fèi)本錢。4.介孔分子篩的運(yùn)用 4.1分子篩在催化反響中的運(yùn)用 介孔分子篩具有高的比外表積和規(guī)那么有序的孔道構(gòu)造,是催化劑的優(yōu)良載體。雜多酸、胺類、金屬氧化物和過渡金屬絡(luò)合物等催化劑都可以經(jīng)過資料的外表改性負(fù)載到介孔孔道中 在氧化復(fù)原反響中，可以將鈷酞菁配合物共價(jià)聯(lián)接到介孔分子篩MCM-41的外表,在催化環(huán)己烷、苯乙烯氧化反響中顯現(xiàn)出高的催化活性、穩(wěn)定性和很好的再循環(huán)運(yùn)

8、用性 將鈮負(fù)載在介孔分子篩MCM-41上制成Nb-MCM-41催化劑,在過氧化物作氧化劑條件下催化己烯的環(huán)氧化反響,具有高活性和高選擇性。 在聚合縮合反響中，可以在MCM-41介孔分子篩上負(fù)載鐵系催化劑,用來催化乙烯聚合反響,催化活性高,在助催化劑作用下效果更好。 可以將復(fù)雜的含鋯化合物負(fù)載在MCM-41介孔分子篩上來催化乙烯聚合反響,表現(xiàn)出平穩(wěn)的高活性,并且獲得較高的分子量和較寬的分子量分布。 介孔分子篩同時(shí)在酯化反響，異構(gòu)化反響，光催化反響等領(lǐng)域也有很好的運(yùn)用4.2介孔分子篩在生物固定、吸附和分別中的運(yùn)用 在藥物保送領(lǐng)域，人們?cè)O(shè)法改良MCM-41的構(gòu)造和孔徑大小使這些資料接受不同的客體有機(jī)

9、分子。例如，MCM-41可以吸收和釋放有機(jī)藥物分子,負(fù)載藥物的資料浸泡在模擬的體液中時(shí),藥物被緩慢釋放。 在固定蛋白酶領(lǐng)域，介孔MCM分子篩系列固定的蛋白質(zhì)的活性,蛋白質(zhì)酶不僅被介孔資料吸附,而且這些酶分子可以在介孔內(nèi)分散 這些任務(wù)擴(kuò)展了HMS在蛋白質(zhì)固定、直接電子傳送研討和無試劑生物傳感器制備方面的運(yùn)用4.3介孔分子篩在制備納米資料中的運(yùn)用 介孔資料在納米尺寸上有序陳列的孔道給人們提供了一個(gè)理想的可控納米反響器。 用不同的硅膠在Fe-MCM-41介孔分子篩上制備碳納米管 采用陰離子外表活性劑制成具有介孔分子篩構(gòu)造的NiO納米碳管,并研討其構(gòu)造形狀4.4 介孔分子篩在環(huán)保方面的運(yùn)用 CO2是弱酸性氣體,在介孔分子篩上負(fù)載堿性物質(zhì)如胺類,可有效地吸附分別CO2,在環(huán)保中起重要的作用 用聚乙烯胺(PEI)修飾MCM-41介孔分子篩從包含CO2、N2、O2的模擬廢氣中吸附分別出CO2氣