论文部分内容阅读
介孔材料由于其具有较高的比表面积、大的孔体积、规则有序的孔道和均一的孔径,决定了它在催化工业、功能材料、药物化学、环境保护与治理等各方面有着巨大的应用价值和经济效益。微孔沸石分子筛的研究历史已久,但由于沸石分子筛的孔径一般小于1.2nnm,这限制了它在许多领域的应用,如较大分子的择形催化等。因此孔径介于微孔和介孔临界区域的超微孔材料(孔径在1-2nm之间)填补了微孔材料和介孔材料临界区域的空白,其在择形催化等工业应用方面具有更优越的性能。Gemini表面活性剂比相应的单体表面活性剂有着更优越的性能,如:更高的表面活性,更低的临界胶束浓度(cmc),更好的润湿能力,在水溶液中形成的聚集体形态更加丰富多样等。Gemini表面活性剂的这些特点,决定了它在作为模板剂合成有序介孔材料方面有着潜在的应用价值。本论文中,以一系列连接基团不同的季铵盐阳离子型gemini表面活性剂(C14H29(CH3)2N+-(CH2)s-N+(CH3)2C14H29·2Br-,C14-s-14,S=4,6,8,10)为模板剂,在温和的水热条件下,合成出了有序多孔二氧化硅。合成所得到的材料经过小角X射线衍射、高分辨透射电子显微镜和氮气吸附/脱附等方法进行了多种表征。通过分析测试结果可得到以下结论:(1)所合成的多孔材料具有有序的二维六方结构,归属于2D-P6mm空间群。(2)模板剂gemini表面活性剂连接基团亚甲基链(S)的长短对所得材料的结构和孔径有着明显的影响。当S=2时,所得材料为pm(?)n立方结构(本课题组以前的工作)。当S=4-10时,随着连接基团的增长,所得材料的孔径明显缩小。当S=4时,材料的孔径为2.5nm左右,当S=6,8时,所得材料孔径为2.2-2.3nm,均为为介孔材料;当S=10时,所得材料的孔径减小至1.8-1.9nm,从介孔范围缩小到了超微孔范围。(3)通过αs-plot方法分析氮气吸附/脱附等温线结果可知,所得的材料中均存在两种孔,分别是骨架孔(即介孔或超微孔)和组织孔(粒子堆积形成的孔),而且介孔或超微孔占主要比例。(4)为了比较gemini表面活性剂和相应单体表面活性剂作为模板剂的自组装能力,以十四烷基三甲基溴化铵(TTAB)作为模板剂在同样的合成条件进行了对照试验,结果表明gemini表面活性剂比相应单体有着更优越的自组装能力。