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按照国际纯粹和应用化学联合会(IUPAC)的定义,多孔材料按照其孔径的大小可以分为微孔、介孔和大孔三类,其中孔径在2~50nm之间的材料称之为介孔材料。介孔材料的制备主要是以表面活性剂的自组装体系为模板,通过溶胶—凝胶化学反应来完成的。与传统的多孔材料相比,有序介孔材料具有如下特征:(1)具有规则的孔道结构;(2)孔径分布窄,且在1.3~30nm之间可以调节;(3)比表面积大;(4)具有很好的热稳定性与水热稳定性;(5)颗粒具有丰富多彩的外形。因此,有序介孔材料将在催化剂、催化剂载体、色谱填充材料、吸附与分离技术、环保、主客体化学、材料合成模板等领域具有广泛的应用前景。本文以不同疏水链长度的N-烷基二甲基甜菜碱(简称BS-n)表面活性剂为模板剂,合成有序介孔二氧化硅材料。利用小角X射线衍射(SXRD)、N2吸附和高分辨透射电镜(HRTEM)等技术对合成材料进行了表征。系统研究了pH值、硝酸钠浓度和氯化钠浓度对产物的孔道结构、比表面积、孔径分布和孔体积等参数的影响。以N—十二烷基二甲基甜菜碱为模板剂合成有序介孔材料的体系中,发现pH值是影响产物的结构及表面性质的关键因素。pH3.0时,样品的比表面积较高,但是孔径分布较宽。pH>4.6时,产物的有序度和比表面积都较低。在pH3.5~4.6范围能合成出孔径大小均一,比表面积较高的介孔二氧化硅。其中pH3.5时样品的总比表面积高达1337m2/g,BJH孔径为1.49nm。通过HRTEM观测到的孔径与BJH法得到的基本一致,这说明此样品属于超微孔材料。以N—十四烷基二甲基甜菜碱为模板剂的体系中,发现pH值对产物结构的影响与N—十二烷基二甲基甜菜碱体系相似。pH2.5~4.6时,样品的结构相近,比表面积在944~1211m2/g,孔径约2.22nm。其中pH4.1时样品的有序性最高,SXRD表明其具有六方结构,HRTEM表明其孔道为蠕虫状。pH6.0时,产物在小角范围的衍射峰已完全消失。另外,分别在pH4.1和5.1条件下,研究了NaNO3浓度对产物的影响。在两个pH值下均表现为,随着NaNO3浓度的增加产物的孔径增大,有序性、孔体积和比表面积降低。然而,在pH4.1,NaNO3浓度为5.0mol/L时,发现了具有介孔结构的氧化硅空心球。以N—十八烷基二甲基甜菜碱为模板剂的体系中,发现pH值对结构的影响也是:pH值较低时产物有序性稍差,升高pH值会使产物有序性提高,再继续升高pH值产物有序性变差。pH5.1时产物的有序性最高,SXRD和HRTEM表明其为典型的六方结构。在pH5.1的基础上研究了,研究了NaNO3浓度和NaCl浓度对产物结构和表面性质的影响。SXRD表明随着NaNO3浓度的增加,产物的2θ值往低角度方向移动。N2吸附—脱附表明产物孔径增大,比表面积减小。NaCl浓度对产物的影响相似于NaNO3,但是作用更缓慢。