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1、有序介孔材料及其应用报告人：刘艳明导师：梁鑫淼SeminarI内容简介：有序介孔材料介绍1有序介孔材料的发展2有序介孔材料的应用3存在的问题及展望4多孔材料的分类孔径小于2nm孔径在2~50nm之间孔径大于50nm微孔材料介孔材料大孔材料定义：有序介孔材料是以表面活性剂分子聚集体为模板，利用溶胶凝胶工艺，通过有机物和无机物之间的界面作用组装生成的孔道规则、孔径介于2-50nm的多孔材料。特性比表面积大介孔孔径均一可调骨架结构稳定，易于掺杂其他组分颗粒外形丰富多彩内表面易于修饰水、热稳定性较好有序介孔硅材料的合
2、成过程示意图1992年Mobil公司的科学家首次报道合成了M41M系列介孔分子筛。它们具有规整有序的孔道结构，比表面积大，孔径在1.5～10nm之间可调。这一报道立即引起国际学术界的重视，从此掀起介孔材料研究的热潮。近年有序介孔材料的研究可归纳如下：1在硅基材料基础上合成不同骨架结构和元素组成的有序介孔材料。3有序介孔材料的广泛应用，对其微粒形貌提出了要求，因此微粒形貌的控制是近年来研究的热点之一。2对一给定骨架结构的材料，优化其合成过程，开发新的合成体系和路线。徐丽等，分析化学，2005，32（3）：374
3、—380KresgeCT,etal.Nature,1992,359:710-712MCM-41MCM-48SBA-16手性介孔材料纤维状棒状薄膜球形多面体1.结构2.形貌3.组成纯硅材料有机-无机杂化材料非硅材料有序介孔材料的应用有序介孔材料自诞生起就得到国际物理学、化学与材料界的高度重视，并迅速成为跨学科研究的热点之一化工领域生物医药领域功能材料制备环境科学领域分子筛与多孔材料化学徐如人庞文琴等科学技术出版社649-658分离科学领域化工领域直接用作催化剂骨架引入Al或者Ti、V等金属离子------酸碱性
4、和氧化性催化剂载体氧化/还原；氢化；酸性催化；碱催化；卤化；生物催化；聚合；光催化有序介孔材料具有较大的比表面积，相对大的孔径以及规整的孔道结构，可以处理较大的分子或基团，是很好的择形催化剂。特别是在催化有大体积分子参加的反应中，有序介孔材料显示出优于沸石分子筛的催化活性。因此，有序介孔材料的使用为重油、渣油等催化裂化开辟了新天地。众所周知，TS-1和TS-2在烃类的氧化反应中具有独特的催化作用。然而，由于受催化剂孔径的限制，使它只适用于小分子参与反应。1994年，Corma等人首次合成出了骨架含钛的介孔分子
5、筛Ti-MCM-41，从而使钛硅分子筛的应用范围得到进一步的拓展。研究结果表明，以三丁基过氧化氢（THP）作为氧化剂，在313K时，THP于5小时后的转化率可达30%。环氧化产物的选择性为90%。然而，Ti-β沸石作为该反应的催化剂THP的转化率只能达到20%，Ti-ZSM-5则毫无活性。从这可以看出，在以大分子的有机过氧化物作为氧化剂的反应中，介孔材料比其它沸石分子筛更具有优势。CormaA,etal.JChemicalSociety-ChemicalCommunications,1994,147-148生
6、物医药领域细胞/DNA的分离控释药物酶、蛋白质等的固定与分离一般生物大分子如蛋白质、酶、核酸等，当它们的分子质量大约在1～100万之间时尺寸小于10nm，相对分子质量在1000万左右的病毒其尺寸在30nm左右。有序介孔材料的孔径可在2～50nm范围内连续调节和无生理毒性的特点使其非常适用于酶、蛋白质等的固定和分离。LeiCH,etal,JAmericanChemicalSociety,2002,124:11242-11243青霉素酰化酶(Penicillinacylase,PGA)又称为青霉素酰胺酶或青霉素氨
7、基水解酶,该酶属于球蛋白,分子量较大，酶分子的平均动力学直径约为9nm,该酶在医药工业中应用价值巨大,催化水解青霉素后得到的产物6-氨基青霉烷酸(6-APA)是生产新型抗生素的中间体，介孔材料固定青霉素酰化酶的研究结果表明,酶固定后可保持活性.用不同介孔材料固定青霉素酰化酶后,酶的热稳定性、pH稳定性和操作稳定性均得到增强,结果表明,固定化酶的稳定性与介孔材料的孔径有关,当介孔材料的孔径与酶分子大小相适应时,固定化酶的稳定性最好.ChongASM,ZhaoXS.CatalysisToday,2004,93–9
8、5:293–299裘式纶等.高等学校化学学报，2005，26（10）：1852—1854环境科学领域降解有机废物：介孔TiO2比纳米TiO2有更高的比表面积气体吸附剂汽车尾气处理水质净化介孔材料具有开放性孔道结构,窄的孔径分布及很高的比表面积和孔容,可作为良好的环境净化材料。活性炭是吸附废水中有机污染物最有效的吸附剂，但其再用回收率低。所以介孔材料成为人们感兴趣的焦点。SayariA,et.al，C
