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1、介孔材料的調(diào)孔方法及機理/曹淵等·27·3介孔材料的調(diào)孔方法及機理曹淵,魏紅娟,王曉(重慶大學化學化工學院,重慶400044)摘要介孔材料孔徑調(diào)節(jié)可通過改變表面活性劑及添加輔助劑來實現(xiàn),其作用機理是在介孔材料形成過程中改變膠束的大小;改變組成配比和溫度等反應條件也能實現(xiàn)調(diào)孔,這可能涉及合成機理的變化。相比而言,前2種方法運用得較多,也更有效。關(guān)鍵詞介孔材料孔徑表面活性劑輔助劑MethodsandMechanismsofTuningPoreSizeofMesoporousMaterialsCAOYuan,WEIHongjuan,WANGXiao(CollegeofChe
2、mistryandChemicalEngineering,ChongqingUniversity,Chongqing400044)AbstractAdjustingporesizesofmesoporousmaterialscanbeachievedbychangingsurfactantandaddingauxi2liaryagents,correspondingmechanismofwhichistochangethesizesofmicellesintheformationofmesoporousmate2rials;changingcompositionrat
3、ioandtemperaturecanalsoadjustporesize,andchangesinsynthesismechanismmaybeinvolved.Incontrast,theformertwomethodsareusedmoreandalsoefficient.Keywordsmesoporousmaterials,poresize,surfactant,auxiliaryagent介孔材料的制備機理主要有液晶模板機理(Liquidcrys20引言taltemplatemechanism,LCT)、協(xié)同作用機理(Cooperative國際純粹與應用化
4、學聯(lián)合會(IUPAC)規(guī)定,有序介孔材formationmechanism,CFM)、廣義模板機理等,而被大眾承料的孔徑在2～50nm之間,有效地彌補了微孔(如沸石分子認的是液晶模板機理。該機理認為形成介孔材料可能存在2篩)與大孔材料(如活性炭)的缺陷。早在1971年,介孔材料條途徑:第一條是表面活性劑先形成棒狀膠束并排列成規(guī)則的合成就已有研究,只是1992年M41S系列介孔材料被報道結(jié)構(gòu)的液晶相,加入無機硅源后,硅物種沉積聚合在液晶相后,才更受青睞。介孔材料由于具有規(guī)整的結(jié)構(gòu)、較高的比周圍形成六角結(jié)構(gòu)的有機2無機雜化體(如圖1途徑①);第二表面積、均勻可調(diào)的孔徑,在
5、吸附、分離、催化、化學傳感器、條是硅源加入后,硅物種與表面活性劑膠束相互作用,通過可控釋放等領(lǐng)域有了更加廣泛的應用。自組裝作用而形成規(guī)則六角結(jié)構(gòu)的有機2無機雜化體(如圖1介孔材料已經(jīng)形成多種系列,主要有MCM(MCM241和途徑②)。MCM248)、SBA(SBA215和SBA216)、FDU等。其中,M41S系列孔徑在1.5～10nm范圍可調(diào);六方相的SBA215孔徑為4.6～30nm;三維立方相的FDU25孔徑為4.5～9.5nm;具有三維立體交叉排列的蠕蟲狀孔道的MSU孔徑為0.78～3.94nm。介孔材料的制備方法主要有溶膠2凝膠法、水熱法及微波合成法等,而溶
6、膠2凝膠法和水熱法在目前應用最多,微波合圖1液晶模板機理示意圖成法則開始被越來越多的研究者試用。由于孔道結(jié)構(gòu)、孔徑Fig.1MechanismofLCT大小和孔容積直接體現(xiàn)了介孔材料的優(yōu)良性能,也就影響著一般認為,控制孔徑是從改變膠束的尺寸和體積入手,其潛在用途。例如,增大孔徑為載入到孔道內(nèi)的離子或原子主要有以下幾種方法。簇提供了較大的空間,有利于反應物和溶劑分子在孔道中的擴散。雖然合成不同孔徑的介孔材料已取得了長足的進展,1改變表面活性劑但從機理上增大孔徑,并較準確地控制使孔結(jié)構(gòu)和孔分布,不同的表面活性劑對孔徑和孔徑分布都有很大的影響。還是一個尚待研究的問題。3中國
7、博士后科學基金(20080440696);重慶大學“211工程”三期創(chuàng)新人才培養(yǎng)研究生開放實驗室項目(S209103);重慶大學研究生創(chuàng)新基金(200904A010305)曹淵:男,1963年生,博士,副教授,研究方向為材料化學、微波化學E2mail:caoyuan@cqu.edu.cn·28·材料導報:綜述篇2010年6月(上)第24卷第6期1.1改變表面活性劑碳鏈的長度較大的膠束,產(chǎn)物孔徑在9nm以上,孔徑分布很寬,上下幅度以不同脂肪鏈長的表面活性劑(長鏈季銨鹽和中性有機為20nm左右,原因是模板劑脫除后,焙燒時由于孔徑尺寸[1-3]胺)或不同鏈
