聚合物包裹介孔硅片特种吸附材料的制备

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1、北京石油化工学院本科毕业设计（论文）开题报告题目名称：聚合物包裹介孔硅片特种吸附材料的制备题目类型：毕业论文学生姓名：邓琼琦专业：高分子材料与工程学院：材料科学与工程学院年级：高092指导教师：崔秀国2013年3月15日一.选题背景、研究意义人类对孔材料的认识最初是从天然沸石（Zeolite）开始的。天然沸石是一种具有天然微孔的矿物质，其化学成分主要是硅铝酸盐。在长期的实践活动中人们逐渐了解了一些沸石的一些性质和应用，如沸石具有可逆的脱水性质（脱水之后还可以重新吸水），阳离子交换性质，选择性吸附性质；可用作干燥剂吸附剂和气体分离

2、剂等。目前，已经发现的天然沸石有40余种，关于沸石的研究和利用已经有了很大进展[1]。随着人们对天然沸石相关研究的逐渐深入，天然沸石的应用范围越来越广泛，已经远远不能满足工业生产上的大规模需求，于是人们开始了人工合成沸石的研究[2]。介孔材料的出现是分子筛与多孔材料发展史上的又一次飞跃。它将孔材料的孔径从沸石分子筛的微孔（一般小于1nm）扩展到了介孔（2~50nm）[3]，而且具有较高的比表面积，在吸附、催化、生物、医药、光学、电化学等领域有着广阔的应用前景。而且十几年来，介孔材料在催化领域的广泛应用，如石油加工领域、精细化工领

3、域和大分子催化领域已经显示出了极其优异的催化性能[4]。按照国际纯粹和应用化学联合会（IUPAC）的定义，多孔材料（PorousMaterial）可按其孔径的大小分为三类：小于2nm为微孔（Micropore）；大于2~50nm为大孔（Macropore）；而介于其间的2~50nm为介孔（Mesopore），介孔即介于微孔和大孔之间[5]。1992年Mobil公司的KresgeC·T等研究人员报道了M41S系列介孔材料的合成，这被认为是介孔材料合成的真正开始。自此介孔材料引起了国内外科学工作者的广泛研究兴趣。M41S系列介孔材料

4、，包括MCM-41（六方相）、MCM-48（立方相）和MCM-50（层状结构）介孔材料由于具有较高的比表面积，较窄的孔径分布，因而是理想的催化剂、分子筛、气体传感器和电极材料[6]。沸石分子筛的合成从模仿天然沸石的生成条件开始。从首批的低硅沸石分子筛，到中等硅铝比分子筛，再到富硅分子筛，直至全硅分子筛，关于分子筛的结构、性质及其应用研究已经有了极大的进步。介孔硅酸盐和硅铝酸盐的新方法[7].介孔二氧化硅材料具有规则有序的周期性孔道结构，高度均一的孔径，极高的比表面积，良好的热稳定性和水热稳定性，使其在催化剂及催化载体、吸附和分离

5、、半导体材料和光电子器件、传感器及调节器阵列等领域具有很高的学术研究和工程应用价值。它一经问世即引起了从事多相催化、吸附分离以及高等无机材料等领域研究人员的高度重视，成为材料研究的热门课题之一[8]。二．文献综述2.1介孔材料的分类介孔材料的分类一般有两种分类方法。按照介孔材料的化学组成分类,可分为硅基和非硅基组成介孔材料两大类。硅基介孔材料包括表面改性的介孔氧化硅材料,无机墙中含有有机成分的介孔氧化硅杂化材料以及孔壁中含有其它金属原子（杂原子）的介孔氧化硅材料。非硅基介孔材料主要包括金属氧化物、磷酸盐和硫化物等。非硅基组成的介

6、孔材料有一些有待改进的缺点，如热稳定性相对较差、比表面积、孔容均相对较小等[9]。如果按照介孔材料是否有序分类,可分为无序介孔材料和有序介孔材料[10]。其中有序介孔材料还处在刚起步阶段，虽然仅仅只有十几年的历史，但已展示出了其极具潜力的重要的应用价值。有序介孔材料是一种具有有序纳米孔道结构的新型孔结构材料,其合成主要是利用（有机或无机）模板剂的模板效应形成特定的有序结构，通过模板剂的去除，形成一定的骨架结构,从而在模板的位置形成特定的有序的纳米孔结构[11]。有序介孔材料在催化、分离、生物、医药及光、电、磁等许多领域有着潜在的

7、应用价值。新型有序介孔材料具有以下特征：(I)具有较大的比表面积(>1000m2/g-1)和孔体积；(2)孔径分布很窄，且在1．5～30nm之间连续可调；(3)从一维到三维的规则有序的孔道结构；(4)具有很好的热稳定性和良好的水热稳定性；(5)孔道表面基团可功能化以及进行掺杂：(6)颗粒具有丰富多彩且可控的形貌，如球形、薄膜、纤维，管状等。有序介孔材料有以下几种分类：2.2特定形貌有序介孔二氧化硅的合成在M41S系列有序介孔材料研究的初期，合成的主要是粉体材料.近年来，随着应用研究的深入，研究人员发现有序介孔材料的不规则外形限制

8、了它们的应用范围[12]制备具有特定形貌的介孔材料对于工业应用尤为重要[13,14]，而中间相(mesophase)的图案结构和生成按照人们需要的方式排列是许多潜在应用最基本的要求[15,16]，因此介孔二氧化硅材料形貌的控制生长成为一项重要的基础研究工作[17