论文部分内容阅读
分子筛材料因其具有规则的孔道结构和离子交换性能，为大分子催化、分离、吸附、组装展示了非常诱人的应用前景。但是随着研究的不断深入，人们发现无论采用什么样的方法将杂原子引入到MAS-7分子筛的骨架中，在水热体系下都难以制得结构和性能比较理想的杂原子金属介孔分子筛，其主要原因是杂原子金属盐的在水热体系下水解速度较快，一些杂原子金属盐尚未及时与硅氧键结合，就已经发生水解。因此，创建一个非水热体系是实现成功合成出结构和性能理想的金属杂原子介孔分子筛的关键。 本文主要为了满足酸性、热稳定性以及稳定小孔介孔分子筛晶种导向剂纳米团簇的要求，分别向N-甲基咪唑、N-甲基吗啉以及三乙胺等分子结构中引入磺酸基、磷酸基和羧基等酸性基团，设计合成了九种酸功能化的离子液体，并将其用于离子热体系下新型介孔分子筛的合成。结果如下:1.在最新的传统水热体系MAS-7介孔分子筛合成方法的基础上，以创制出的酸功能化的离子液体为反应介质，合成一系列不同晶粒大小、新型结构及组成的介孔分子筛，并对分子筛合成晶化温度、晶化时间及pH值等因素进行考察，筛选出最佳反应条件:晶化温度100℃，晶化时间24h，体系pH值约为1。2.在最优化条件下，通过XRD、SEM、TEM、FI-IR等一系列分析手段对所合成样品的结构、形态、性质进行了表征，并且对所合成样品的水热性能进行了测试。发现离子热体系下合成的IL-SZ-7与传统水热体系下合成的MAS-7相比，在结构方面主要有三点差异:一是孔壁更厚;二是有序度稍差;三是微孔含量更高。另外，不同的离子液体合成的分子筛XRD谱图有很大的差异，相比之下，磺酸基功能化的离子液体环境下合成的分子筛结晶孔道的长程有序性和结晶度要比羧基功能化的离子液体环境下合成的分子筛好。3.采用常规水热体系和离子热体系分别成功合成出纯硅的SBA-15和IL-SZ-15介孔分子筛，通过表征发现所合成的SBA-15和IL-SZ-15分子筛均具有介孔结构，其中SBA-15比IL-SZ-15分子筛具有更加规整、有序的六方介孔结构和更好的水热稳定性。由此推测，磺酸基功能化的离子液体[HSO3-(CH2)3-mim][HSO4]环境下不适于合成出介孔结构规整，水热稳定性较好的介孔分子筛。 总之，本研究成功合成离子热体系下新型介孔分子筛催化剂。离子热体系下介孔分子筛的合成可在常压体系下进行，同时有利于将金属杂原子引入介孔分子筛的骨架中;其中在酸性离子热体系下合成的介孔分子筛，可以回收离子液体母液进行循环利用，损耗量较少，绿色环保，为今后的研究提供了一条新途径。