无机非金属氧化物材料的应用

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1、无机非金属氧化物材料的应用于世泳CollegeofChemistry&ChemicalEngineeringInnerMongoliaUniversity2008/10/21介孔材料的应用研究进展有序介孔材料一诞生就得到国际物理学、化学及材料学界的高度重视，并迅速发展成为跨学科的研究热点之一。有序介孔材料虽然目前尚未获得大规模的工业化应用，但它具有的孔道大小均匀、排列有序等特性，使其在许多领域有重要的应用意义。1、催化领域2、环保领域3、生物和医药领域4、光学领域催化领域介孔材料具有较大的比表面积、相对大的孔径以及规整的孔道结构，可以处理较大的分子或基

2、团，是很好的择形催化剂。(1)酸催化介孔材料在酸催化中的应用主要集中在石油加工过程，孔壁上有酸性的MCM-41可作为大分子裂化的催化剂，也是加氢异构化、加氢裂解和烯烃低聚反应等的优良催化剂。与传统的USY、ZSM-5分子筛相比，MCM-41在催化裂化中表现出活性高，热稳定性好等优点。磺酸基功能化的介孔材料在一些醋化、缩聚等酸催化反应中都表现出良好的活性。(2)碱催化用Na+、Cs+离子掺杂的MCM-41可以催化苯甲醛和氰基乙酸乙脂的诺文葛尔缩聚反应，并且具有较高的活性和选择性。碱交换MCM-41可以作为弱碱性大分子反应的催化剂。(3)氧化还原催化过渡金属

3、杂化的介孔材料对链烷烃、烯烃以及醇类的环氧化有较好的催化性能。Ti-HMS催化苯的羟化反应生成苯酚；钒掺杂的介孔材料催化2,6-二叔丁基苯酚到2,6-二叔丁基1,4-苯酮的反应中表现出高的转化率、选择性及双氧水有效利用率。环保领域因介孔二氧化硅材料具有较大的孔径和表面积、较强的吸附作用，杂化介孔材料在废物处理、废水净化、对重金属离子、阴离子、放射性元素以及有机溶剂的去除方面均具有很好的应用前景。(1)重金属离子的去除介孔分子筛对重金属，例如Hg2+、Cd2+、Pd2+等的去除主要依赖于功能化后介孔材料内表面某些能捕获金属离子的有机基团。(2)重阴离子的去

4、除Fryxell等用乙烯基二胺-Cu2+改性的MCM-41对废水中的As离子吸附进行了研究，发现每克改性的MCM-41能吸附废水中1mmol到1.12mmol的有毒As离子。(3)放射性元素的去除介孔硅材料用氢氧化六氢吡啶改性后，可有效地与放射性元素相结合，降低自然界中来自某些放射性元素的污染，这些放射性元素包括AmIII、NpV、PuIV、UVI等。(4)废液中的有机质的去除修饰后带有特殊功能基团的介孔物质，能够从湿介质中分离出极性有机化合物。stein等利用vinyl改性MCM-41的吸附能力开展了这方面研究工作。生物和医药领域生物医药领域一般生物大

5、分子如蛋白质、酶、核酸等，当它们的分子质量大约在1~100万之间时尺寸小于10nm，相对分子质量在1000万左右的病毒其尺寸在30nm左右。有序介孔材料的孔径可在2~50nm范围内连续调节和无生理毒性的特点使其非常适用于酶、蛋白质等的固定和分离。另外介孔分子筛材料在生物传感器以及生物芯片、药物的包埋和控释等方面有重要的应用前景。介孔材料具有很大的比表面积和比孔容，可以在材料的孔道里载上卟琳、吡啶，或者固定包埋蛋白等生物药物，通过对官能团修饰控释药物，提高药效的持久性。利用生物导向作用，可以有效、准确地击中靶子如癌细胞和病变部位，充分发挥药物的疗效。光学领

6、域介孔材料在光学应用方面具有自己独特的优点：其所具有的独特介孔结构使得孔内组装的客体材料尺寸、分布状况及排列方式严格地受介孔材料结构的限制，故在介孔材料孔内组装的客体材料分布均匀、尺寸较小且单一。改性后的杂化介孔材料在激光、光过滤、太阳能电池、颜料、光能贮存、光催化等光学领域有很多的用途。(1)稀土配合物在介孔材料内的发光研究Xu等发现与纯稀土配合物相比，在介孔MCM-41孔内组装后的稀土有机配合物的发光寿命提高，其在紫外光照下的稳定性也有所提高。Bian等报道稀土有机配合物组装在介孔材料后，铕离子的电子跃迁能级不受介孔二氧化硅主体的影响。与纯稀土配合物

7、相比，组装后的稀土配合物的光致发光效率较高，原因在于介孔二氧化硅具有阻止稀土离子荧光淬灭的作用。Zhang小组将稀土有机配合物[Eu(TTA)4]3+分别装载到MCM-41中和有机硅改性的MCM-41中。研究结果表明稀土配合物在介孔材料的发射光谱跟其在溶液中的发射光谱相似，其荧光寿命和光稳定性及其热稳定性有所提高。他们还将铕-邻菲罗啉配合物通过Si-C共价键嫁接到MCM-41的骨架上，将介孔杂化材料良好的热稳定性，高的比表面，规则的孔排列和稀土离子优异的发光性能有机地结合起来。(2)染料在介孔材料中的发光研究介孔材料不但具有较强的刚性，较好的光稳定性，还

8、具有有序的亲水性－疏水性界面，从而为染料提供了有利的微环境。Zhou等首先报道了