论文部分内容阅读
多孔SiO2材料具有大的比表面积和孔容,在化学、医药、催化等领域有广泛的应用前景。以无机酸或碱为催化剂,通过正硅酸乙酯（TEOS）的水解缩聚反应制备SiO2材料的方法被广泛采用。在反应体系中加入表面活性剂还可以调控SiO2材料的孔特性。由于有机胺类表面活性剂的水溶液呈碱性,因此,有机胺在制备SiO2材料的过程中既可以作为催化剂又可以作为成孔剂。实验采用扫描电镜、小角度X-射线衍射分析、红外光谱分析、N2等温吸附、热重分析等手段,对丁胺、辛胺、十二胺、十六胺及氨水为催化剂时所得产物进行了分析。重点研究了组成对反应体系的pH值及产物生成速率的影响及水、有机胺和乙醇的用量对SiO2材料的形成、形貌与孔特性的影响;并初步探讨了SiO2材料的形成机理。研究表明,以乙醇为溶剂、丁胺为催化剂,经TEOS水解缩聚反应可制得多孔SiO2凝胶。凝胶是由球形颗粒堆积而成,颗粒之间的孔隙形成SiO2凝胶的多孔结构。实验考察了反应物的用量对反应液的pH值、产物的生成速率及形貌、孔特性的影响。在实验范围内,随水硅比和胺硅比的增加,反应液的pH值增大,构成凝胶的颗粒尺寸减小。相反,随着醇硅比的增加,TEOS的缩聚速率减小,构成凝胶的颗粒尺寸则增大。当TEOS、丁胺、水、乙醇的比为1 : 1.68 : 12.4 : 30.6时,合成SiO2凝胶的比表面积、孔容最大分别为1131.87 m2/g和2.87 ml/g。以辛胺为催化剂,经TEOS快速水解缩聚反应制得了颗粒尺寸大约为1.0 mm透明多孔SiO2微球。实验考察了煅烧温度（550oC、750oC和950oC）对透明多孔SiO2微球的影响。结果表明,随着煅烧温度的升高,合成的透明多孔SiO2微球的颗粒尺寸、比表面积、孔容和孔径减小,透明度降低。在550oC煅烧后样品的比表面积、孔容和孔径分别为582.87 m2/g、0.8224 ml/g和1.92 nm。扫描电镜分析证实所合成的透明SiO2微球是由凝胶及分布其中的纳米颗粒构成。以乙醇为溶剂、十二胺为催化剂,经TEOS水解缩聚反应制得了粒度和孔特性不同的多孔SiO2微球。随水硅比的不同,SiO2微球分别是通过种子生长和颗粒团聚机制形成的。实验研究了反应物用量对反应液的pH值、产物的生成速率及形貌、孔特性的影响。研究发现,随着水硅比的增加,TEOS的水解速率加快,微球尺寸、比表面积和孔径增大;随着胺硅比的增加,TEOS的水解速率增大,颗粒尺寸减小;当正硅酸乙酯、十二胺、水、乙醇摩尔比为1 : 0.56 : 37.2 : 61.5时所合成的微球形貌和分散性最好,其比表面积、孔容、孔径分别为992 m2/g、0.4467 ml/g、1.84 nm。论文还对有机胺-TEOS-乙醇-水体系中,不同有机胺（丁胺、辛胺、十二胺和十六胺）及氨水催化条件下TEOS的水解缩聚反应及其产物的形貌、孔特性进行了分析比较。结果表明,在有机胺用量相同时,随着有机胺碳链的增长,反应液的pH值增大,合成的样品由凝胶变为粉末。当氨水和有机胺分别为催化剂时,在反应液pH值、其它组分及实验条件不变的情况下,合成的SiO2材料的形貌、结构和性能有着显著的不同。当氨水为催化剂时,得到的SiO2材料是无孔结构,而当丁胺和十二胺为催化剂时,得到的SiO2材料是微孔结构。