沧州市中考满分作文-介孔材料开题报告 醉紫勋

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1、本科毕业设计（论文）开题报告题目：新型高效催化剂的制备学生姓名：邹魁元院（系）：化学化工学院专业班级：应用化学0802指导教师：王文珍完成时间：2012年3月3日1.课题研究背景及其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剂等。目前，已经发现的天

2、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。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。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），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、精细化工领域和大分子

3、催化领域已经显示出了极其优异的催化性能。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。1992年Mobil公司的KresgeCT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

4、介孔材料，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。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。之后WilsonST等人又开发了一个全新的分子筛领域——磷酸铝分子筛。该类分子筛的骨架元素种类丰富，孔道结构多种多样，已经在吸附分离、催化等领

5、域显示出重要的应用前景。2.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。由于非硅基介孔材料一般具有可变价态,因而有着硅基介孔材料所不能比拟的应用前景，有可能为介孔材料的应用开辟出新的领域。例如一些不含硅的具有半导体性能的氧化物介孔分子筛将在光催

6、化、气体传感器等方面显示出优良的性能。但非硅基组成的介孔材料也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。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。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。有序介

7、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应用价值。3.介孔材料的合成机理人们提出很多机理来解释以表面活性剂为模板进行自组装合成介孔分子筛的过程，为各种合成路线提供理论基础。表面活性剂由亲水基和亲油基组成，加入溶液中时，亲水基位于水溶液一侧，亲油基受水分子排斥位于空气一侧。当表面活性剂浓度增加到超过临界胶束浓度时，表面活性剂分子将在溶液中聚集，形成胶束以降低能量。胶束中心为亲油基，外部为亲水基，其形状主要有球状，柱状及层状。表面活性剂通过自组装的方式聚集起来形成胶束，在合成介孔

8、材料的过程中起到模板剂的作用。聚集的胶束间隙被溶剂所填充，经过干燥去掉溶剂；焙烧去除有机物，最后剩下与胶束大小类似、定向排列的孔道。液晶模板机理最早提出，后来普遍适用的机理是Beck和Kresge等提出的液晶模板机理。他们认为阴离子(铝硅酸盐离子)要平衡溶剂中阳离子型胶束的疏水表面，所以包裹住胶束，在胶束间形成无机物的壁。该机理基于合成产物和表面活性剂的溶致液晶相具有相似的空间对称性而提出，其特点是认为有序介孔材料的结构取决于表面活性剂疏水链的长度以及不同表面活性剂浓度和辅助性的有