多孔陶瓷载体上有序介孔氧化硅膜的组装、结构与性能分析

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1、硕士论文多孔陶瓷载体上有序介孔氧化硅膜的组装、结构及性能研究1绪论膜技术是现代科学技术的新领域，是解决当代人类面临的能源、资源、环境污染等问题的重要新技术。近年来膜技术尤其是膜分离技术获得了极为迅速的发展，形成了独立的高新技术产业田。膜是膜技术的核心，膜材料的性质和化学结构对膜分离性能起着决定性的影响。对于任何一种膜材料而言，选择性和渗透通量是两个极其重要的指标。理想的分离膜应同时具备高的选择性和渗透通量。膜的渗透通量依赖于膜中孔体积的大小，而选择性则主要由膜的孔径及其分布所决定冈。传统的无机陶瓷膜在力学强度、热学、化学稳定性上有无可比拟的优点，但膜孔是由颗粒无序

2、堆积起来的，孔径分布较宽，导致其分离选择性的下降。有序介孔材料比表面积高、孔道排列规则，以无机陶瓷膜为载体，将其制备成连续的担载膜，高比表面积的特点与分离膜对高孔隙率的要求相一致，规则的孔道结构则可保证窄的孔径分布，而无机陶瓷载体又能提供足够的机械强度和稳定性。此外，有序介孔材料还具有均一可调的孔径、易于修饰的内表面、可掺杂的无定形骨架伙这些都使有序介孔担载膜在分子吸附、物质分离、催化、化学传感器及聚合物制备等方面都具有非常引人注目的应用价值。Ll有序介孔粉体材料的研究现状LLI有序介孔材料概述根据国际纯粹和应用化学联合会Q切叭C)对无机孔性材料的分类冈，孔径介于

3、2Iun一SOnm之间的材料称为介孔材料。介孔材料可分为无序和有序两种，无序介孔材料的孔道在空间呈无规则分布:有序介孔材料的孔道在空间呈规则排列，并且孔径大小分布很窄，长程有序。有序介孔材料孔型可分为3类:平行排列的层状孔(一维)、定向排列的柱状孔(二维)、三维规则排列的多面体孔(三维相互连通)固。20世纪80年代就出现了用溶胶一凝胶法制备的介孔材料，但制备出的是无序的介孔材料，孔道靠颗粒与颗粒间的堆积形成，孔径尺寸分布范围大，孔道形状复杂、不规则，且合成结果具有不可预期性，孔径大小和数量很难控制.1992年，Mobil石油公司的科学家Kre卿等伍7J首次报道了一

4、类新颖的有序介孔氧化硅材料一一月M4lS0bemobile。。欢甲05币onlr田te对ai41朋ries)，这种有序介孔材料将分子筛的规则孔径从微孔扩展到了介孔领域，对于沸石分子筛难以完成的大分子催化、吸附与分离等过程，介孔材料无疑展示了广阔的应用前景，并且其具有比表面积高，孔道规整，孔径分布窄且在Znm一10nm范围内连续可调等优点。因此一经诞生便引起了物理学、化学及材料学界的高度关注，并得到迅猛发展，成为国际上跨学科的研究热点I硕士论文多孔陶瓷载体上有序介孔权化硅膜的组装、结构及性能研究之一侈闭。LIJ有序介孔氧化硅材料的研究进展在众多介孔材料中，，氧化硅材

5、料是最被广泛研究的体系。主要原因有:结构的可变性，水解作用和缩聚反应的精确可控制性，良好的无定型网络结构的稳定性，较强的表面可修饰性。1992年有序介孔氧化硅材料M41S系列一经问世，便吸引了众多的科学家和研究集体，短短十几年来，关于这方面的研究已经发展成一个独立的领域。在M41S系列碱性条件下用长链烷基三甲基季按盐表面活性剂作为模板剂的合成基础上，研究者们拓展了模板剂概念，改进了合成工艺。目前，介孔材料可以在很宽的条件下合成:合成介质从强酸性到强碱性:合成温度从低于室温到150℃左右;模板剂可以是表面活性剂如嵌段共聚物t10]，也可以是非表面活性剂如聚合物胶乳小

6、球1”、细菌112及纳米微粒[13]等。随着研究的不断深入，很多新结构和具有新组成的材料已被发现”气已经发现的具有高度有序程度结构的介孔材料有:1992年MObil公司用阳离子表面活性剂为模板剂合成的M4招系列，包括二维六方相(He郑即加卫)的McM礴1，其空间群为p如m;立方相(cubic)的McM碑8，空间群为Ia3峨层状(Camelar)稳定的Mc膝50。拍93年以长链烷基三甲基季按为模板剂，利用溶胶凝胶过程合成的FsM一16[l5]介孔氧化硅材料。1994年以后Calfon云a大学合成的SBA[l6，川系列，包括立方相的sB胡、sBA.6，空间群为枷如;三

7、维六方结构的SBA.2，空间群为尸d岁动川‘:1998年，2抽0等10，18]利用嵌段共聚物作为模板，在酸性条件下以兀05为硅源合成的一系列长程有序的介孔氧化硅材料，其孔径在2恤一30恤范围内可调，大大扩展了过去以阳离子型表面活性剂作为模板剂合成得到的介孔氧化硅的孔径范围，在国际上引起广泛关注，他们在非离子型表面活性剂C:石EO，。模板作用下得到立方结构的sBA一1l(空间群为尸阴了m):在C，:Eolo模板作用下得到三维六方结构的SBA曰12(P如甸用日;在三嵌段共聚物PEoZoPPO知pE02。模板作用下得到六方结构的sBA-巧争如m);在PEol。少P场。P

8、Eol06