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本文用原位合成的方法对介孔分子筛SBA-15进行表面改性,使其成为酸碱双功能化的新型介孔材料。通过酸碱滴定、Hammett指示剂法和TPD等方法测试了样品的酸碱度,并用XRD、N<,2>吸附-脱附、TG、IR、TEM、SEM、XPS、NMR等现代波谱手段表征了样品的介孔结构和表面性质。此外,还将其应用于环境毒物挥发性亚硝胺的吸附和催化裂解上。本文主要取得以下进展:
1.将MgO和A1<,2>O<,3>的前驱体直接加入到SBA-15的合成体系里,焙烧之后得到MgAlO/SBA-15材料,该材料能保持原有的六方相的介孔结构,比较高的比表面积,且有良好的水热稳定性。对于此功能化材料,本文还考察了盐效应对介孔结构、样品形貌的影响。在原位合成的过程中,Al<3+>直接插入到SBA-15的硅氧四面体骨架,使SBA-15表面形成?酸位。同时,氧化镁分散在SBA-15的孔道里,使其表面具有碱性位并具有较好的耐水冲刷性,样品的碱强度可达到22.5。用直接水热合成法制备的MgAlO/SBA-15表面具有酸碱双功能化,可用于一些需酸碱协同催化的反应。将其用于挥发性亚硝胺NFPYR和NHMI吸附和催化裂解上产生较好的效果。
2.用同样的方法合成了样品ZrO<,2>/SBA-15。ZrO<,2>本身具有弱酸和弱碱性,因此负载后的样品表面酸碱性同时增强。Zr<4+>在合成体系里的盐效应可以调节SBA-15的孔径,且Zr<4+>也能插入到硅氧四面体的骨架,同样形成强的?酸位,本文还探讨了在强酸性条件下Zr<4+>插入骨架的机理。表面形成的强的?酸位使该样品对挥发性亚硝胺NPYR和NHMI的吸附和催化裂解上的量大大增加,同时使亚硝胺催化裂解的温度降低。我们还提出了亚硝胺在该样品上的吸附模式。该材料是一种环境友好型材料,可用于去除环境中亚硝胺。