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上世纪90年代初,介孔材料作为一种新型的多孔材料一问世,即引起人们的广泛关注。因这种材料具有可调的规整介孔孔道,极高的比表面积,良好的热稳定性,而在吸附、催化、光、电、磁等领域有着广泛的应用前景。
本文分别以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和三嵌段表面活性剂(F127)为模板剂,在不同条件下用溶胶凝胶法合成出了SnO2有序介孔材料。用小角度XRD、N2吸附、红外光谱、透射电镜等测试手段对材料进行了表征。并考察了反应温度、模板剂用量、HCl用量对材料结构的影响,实验结果表明,前驱体的溶胶-凝胶过程、有机模板剂和前驱体物种之间的相互作用(如电荷匹配)是形成介孔相的关键,以及影响其水解-缩聚反应的酸度、温度、表面活性剂的种类和浓度等动力学因素都会对介孔相的生成产生影响。
在对SnO2介孔材料的改性中发现,在SnO2介孔材料的骨架结构中加入Ti元素,制备的SnO2/TiO2介孔复合材料能够明显改善材料的结构和性能。小角度X射线衍射结果表明,复合介孔材料具有规则排列的孔道结构;通过N2吸附曲线可知,复合介孔材料具有高的比表面积,孔径主要集中分布在4.0nm左右。实验结果表明:由于Ti的引入不仅在纯的SnO2介孔材料中引入了活化反应中心,并且进一步提高了材料的孔道排列的有序性。同时本文还对SnO2/TiO2介孔复合材料采用磷酸进行后处理,研究结果表明磷酸处理后,不仅使SnO2/TiO2复合介孔材料的热稳定性有了很大的提高,而且长程有序性也得到了改善。
本文对SnO2介孔材料的气敏性能进行了初步测试,并讨论了制备的介孔SnO2材料的微结构对其气敏机理及气敏性能的影响。在论文中还利用介孔材料有序孔道及高比表面积的性质,研究了其掺杂Pt贵金属后对其气敏特性的影响,同时对其气敏变化机制也进行了初步探讨。