介孔分子筛材料合成及应用研究的现状及进展_图文

1、 332 岩 石 矿 物 学 杂 志 第 25 卷 好的物质条件, 通过离子交换或注入方式, 有可能在 介孔孔道内装 载并形成 均匀稳定 且尺寸 可调的离 子、 原子或分子团簇 , 从而为在微观角度研究低维材 料的 物 理、 化 学 特 性 提 供 有 力 的 工 具。 Han 等 ( 2003 用含有铁原子的纳米粒子与三嵌段共聚物高 分子自组装制备出了六方的介孔铁硅分子筛催化材 料。霍涌 前等 ( 2004 在 MCM_41 材料上 锚固氨丙 基, 然后与过渡金属 Mn 、 Cu、 Co 、 Fe 的 N, N_双水杨 醛缩乙二胺席夫碱配合物进行化学组装。 如果借助介孔孔道作为微 小反应容器

2、, 进行一 些半导体如 CdS、 GaAs 等 团簇的装载或 合成反应 , 则可能使材料具有光谱吸收带蓝移、 发光及非线性 光学特性, 并有可能在诸如光学通讯、 信息存储、 数 据处理等方面发挥重要作用。 5. 4 环保方面的应用 随着人类文明的发展 , 人们已经认识到保护生 态环境的重要性和迫切性 , 并开始注重开发绿色催 化工艺。借助分子筛材料的高吸附和催化性能, 将 其用于 吸 附及 催化 有害 废弃 物, 如 汽车 尾气 中的 CO 、 NOx 等, 达到环境保护的目的。 Feng 等 ( 1997 合成了包含有机官能团分子的介孔氧化硅材料, 可 用来吸附并清除对环境污染严重的重金属汞

3、等。 5. 5 功能物质的负载方面的应用 张雪峥 等 ( 2001 将磷 钨杂 多 酸 ( PW 负 载于 SBA_15, 通过改变 PW 的负载量可调变催化剂的酸 性, 制得适用于中强酸和弱酸性催化反应的介孔固 体酸催化剂。白妮等 ( 2001 将脂溶性金属酞菁衍生 物( 具有四氮杂卟啉结构 组装入 MCM_41, 并研究 了其对硫醇氧化催化性能 , 结果表明 , 与体相钴酞菁 衍生物相比, 组装体具有优良的催化性能。薛屏等 ( 2003 将青霉素酰化酶固定在含铁的 M CM_41 上 , 固定化酶对青霉素 G 水解反应表现出较强的活性和 较好的稳定性。 Deere 等 ( 2001 将具有

4、氧化还原作 用的蛋白质细胞色素 C 负载于介孔氧化硅 , 并考察 了商品硅与几种不同结构的介孔硅基分子筛对细胞 色素 C 的负载效果与负载后的活性。 骨架结构稳定性的提高、 如何制备孔径大且分布均 匀的介孔材料、 物质掺杂的分布不均匀和造成的脱 溶、 介孔材料的回收活化、 提高介孔材料的催化效率 等都是 需要在研 究与应用 过程中 解决的问 题。因 此 , 开发新型的模板剂以制备具有新颖结构特点、 更 大孔径和结构更稳定的介孔分子筛 , 提出新的合成 或负载方法, 对现有的介孔材料进行新的有机官能 化并将它用于催化反应, 制备结构理想、 大面积而无 缺陷的介孔薄膜, 加强介孔材料在纳米方面的应

5、用 等都是新的研究课题。随着这方面研究的深入, 介 孔分子筛材料的应用将具有更广泛的前景。 Reference Bagshaw S A , Prouzet E and Pinnavaia T J. 1995. Templat ing of meso porous molecular sieves by nonionic polyet hylene ox ide surf act ant s J . Science, 269: 1 242 1 244. Bai Ni, Zhang Ping, G uo Yanghong, et al . 2001. Encapsulat ion and cat

6、alyt ic activity of lipophilic soluble met allophthalocyan ine derivat ive in M CM_41 J . Chemical Journal of Chinese U niversit ies, 22( 8 : 1 275 1 278( in Chinese . Beck J S, V artuui J C, Rot h W J, et al . 1992. A new f amily of meso porous molecular sieves prepared w it h liquid crystal t empl

7、at es J . Journal of t he A merican Chemical Society, 114 ( 27 : 10 834 10 843. Bleloch A, St even V , T homas A W, et al . 1999. M odif ied mesoporous silicat e M CN_41 materials: immobilised pperrut henate % a new high ly act ive het erogeneous oxidat ion cat alysts for clean organic synth esis us

8、ing molecular oxygen J . Ch emical Communicat ions, 18: 1 907 1 908. Bu Lint ao, S hao Q ing and Dai Lerong. 2000. Synth esis of meso_porous silica using mixed cationic_nonionic surfactant sas t emplat es J . Chemical Journal of Chinese U niversities, 21( 6 : 852 854( in Ch i nese . Bu Shaojing, Jin

9、 Zhengguo, Liu X iaoxin, et al . 2004. Preparat ion of nanocrystalline tit ania mesoporous films by t emplat e assembled met hod J . Chinese Journal of Inorganic Chemistry, 20( 2 : 169 174( in Ch inese . Chen C Y , Burkeet S L, Li H X, et al . 1993. St udies on mesoporous mat erials II. Synt hesis m

10、echanism of M CM _41 J . M icroporous M at erials, 2( 1 : 27 34. Corma A , Fornes V , G arct a H , et al . 1994. Highly eff icient phot oin duced elect ron t ransf er w it h 2, 4, 6_t riphenylpyrylium cat ion incorpo rat ed inside ext ra large pore zeotype M CM _41 J . Journal of t he American Chemi

11、cal Societ y, 116( 22 : 9 767 9 768. 6 结语 近年来 , 有关介孔分子筛的研究取得了长足的 D avis S A , Burket t S L and M endelson N H. 1997. Bacterial t emplat ing of ordered macrost ructured in silica and silica_surf icant mesophases J . Nature, 385: 420 423. D eere J, M agner E, Wall J G, et al . 2001. A dsorpt ion and a

12、ct ivit y of cyt och rome C on mesoporous silicates J . Chemical Communica 进展 , 国内外已成功合成了系列硅基介孔分子筛、 非 硅基体系介孔分子筛 , 并对介孔分子筛进行了金属、 金属氧化物及有机物掺杂的研究。但是, 介孔材料 第4期 t ions, 465 466. 祝淑芳等 : 介孔分子筛 材料合成及应用研究的现状及进展 333 Chemical Indust ry and Engineering Progress, 21( 11 : 855 859( in Chinese . R avikovit ch P I,

13、 W ei D, Chun W T , e t al . 1997. Evaluat ion of pore st ruct ured paramet ers of M CM_41 cat alyst support s and cat alysts by means of nit rogen and argon adsorpt ion J . Journal of Physical Chemist ry, 101: 3 671 3 679. R un M ingtao, W u Sizhu and W u Gang. 2004. U lt rasonic synt hesis of meso

14、porous mol ecular sieve J . M icroporous and M esoporous M at e rials, 74( 1 : 37 47. R ussell E M and Weigel S J. 1997. The synthes is of molecular sieves f rom non_aqueous solvent s J . Chemical Societ y Review s, 26: 309 317. S hoichi T, Ryoji T, Sat oshi S , et al . 2000. St ruct ural st udy of

15、meso porous t it ania prepared from t itanium al koxide and carboxylic acid J . Journal of Sol_G el S cience and Technology, 19: 711 715. St eel A , Carr S W and A nderson M W. 1994. 14 Feng X, Fryxell G E, Wang L Q , et al . 1997. Fun ctionalized monolay ers on ordered mesoporous support s J . Scie

16、nce, 276: 923 926. Han Shuhua, Hou Wanguo, Xu Jun, et al . 2004. Ef fect of cosurfac tants on pore size of mesoporous silica J . Chemical Journal of Chi nese U niversities, 25( 3 : 509 511( in Chinese . Han Y , M eng X , Guan H, et al . 2003. S table iron_incorporat ed meso porous silica mat erials

17、prepared in st ong acidic media J . M icrop orous and M esoporous M at erials, 57( 2 : 191 196. Holland B T, Isbester P K , Blandford C F, et al . 1997. Synthesis of ordered aluminophosphat e and galloaluminophosphat e mesoporous mat erials w ith anion_exchange propert ies ut ilizing polyoxomet alat

18、e clust er/ surfactant salts as precursors J . Journal of t he A merican Chemical S ociety, 119( 29 : 6 769 6 803. Huang Y and Sachtler W M H . 1997. Preparat ion of mesost ruct ured lamellar zirconia J . Journal of t he Chem ical Societ y Chemical Com municat ion, 1 181 1 182. Huo Y ongqian, L i Ju

19、n, W ang W ei, et al . 2004. Elect ron spect ra of chemical assembly mesoporous M CM_41 w it h transit ion m etal com plexes J . Spect roscopy and Spectral Analysis, 24( 3 : 281 284( in Chinese . J immy C Y , Zang L Z and Y u J G . 2002. Rapid synt hesis of meso porous TiO 2 w ith h igh photocatalyt

20、 ic activity by ult rasound_in duced agglom erat ion J . N ew Journal of Chemist y, 26( 4 : 416 421. K arlsson A , St ocker M and Schmidt R . 1999. Composit es of micro_ and mesoporous materials: simult aneous synt heses of M FI/ M CM _41 like phases by a mixed t emplate approach J . M icroporous an

21、d M eso porous M aterials, 27( 2 : 181 192. K loet st ra K R , Laren M V and Bekkum H V . 1997. Binary Caesium_ Lant hanum oxide support ed on M CM_41: a new st able het eroge neous basic cat alyst J . Journal of Chemical S ocience, 93( 6 : 1 211 1 220. K oh C A , M ont anari T , West acot t R E, et

22、 al . 1999. Experiment al and computer simulat ion st udies of t he removal of carbon dioxide from mixt ure w it h met hane using A lPO 4_5 and M CM_41 J . Langmuir, 15( 18 : 6 043 6 049. K resge C T , Leonow icz M E, Roth W J , et al . 1992. O rdered meso porous molecular sieves synt hesized by a l

23、iquid_cryst al template mechanism J . Nature, 359: 710 712. Liu X , Wei Y, JinD L, et al . 2000. Synt hesis of mesoporous alu minum oxide weth aluminum alkox ide and t art aricacid J . M aterial Let t ers, 42( 1 : 143 149. M onnier A , Schut h F, Huo Q, et al . 1993. Cooperat ive format ion of inorg

24、anic _organic int erfaces in th e synt hesis of silicat e mesoporous J . M icroporous M aterials, 2( 1 : 27 34. Pang J B, Q iu K Y and W ei Y. 2001. Preparat ion of mesoporous silica mat erials w it h non_surfactant hydroxy_carboxylic acid compounds as t emplat es via sol_gel process J . Journal of

25、N on_crystical. Solids, 283: 101 108. Q u Ling, Tong Daming, Liu Y ongmei, et al . 2002. Advance in pore size cont rolling t echonology of mesoporous molecular sieve J . N N M R study of sur factant mosophases in t he synt hesis of mesoporous silicates J . Jour nal of t he Chemical S ociety Chemical

26、 Communication, 1 571 1 572. St ucky G D, Huo Q , Firuzi A , et al . 1996. Direct ed synth esis of or ganic/ inorganic composit es J . St udies in S urf ace and Cat alysis, 105: 3 28. T anev P T, Pinnavaia T J, et al . 1995. A neutral tem plating rout e t o mesoporous molecular sieves J . Science, 2

27、67: 865 867. T ian Z R, Wei T, Wang J Y , et al . 1997. M anganese oxide meso porous st ructures: mixed_valent semiconduct ing cat alysts J . Sci ence, 276: 927 930. W ang T ongw en, Chen Jinglei and D ai L erong. 2000. Synthesis of cubic mesoporous Tit anium containing silica by mixed surf act ant

28、templat ing J . A ct a Physico Chimica Sinica, 10( 5 : 385 389 ( in Ch i nese . X u Lei, Wang G uow ei, W ei Y ingxu, et al . 1999. Study on synt hesis of mesoporous molecular sieve M CM_41 II. M icro w ave synth esis met hod J . Chinese Journal of Cat alysis, 20( 3 : 251 255( in Ch i nese . X ue Pi

29、ng, Lu Guanzhong, Guo Y anglong, et al . 2003. Study on immo bilization of penicillin acylase on mesoporous Fe_M CM_41 molecular sieve J . Chemist ry ( Huaxue Tongbao , 10: 681 683 ( in Ch i nese . Y ang H, K uperman A , Coombs N , et al . 1996. Synt hesis of oriented f ilms of mesoporous silica on

30、mica J . N at ure, 379: 703 705. Y ang Peidong, Zhao D ongyuan, M argolese D I, et al . 1998. G eneral ized synt heses of large_pore mesoporous met al oxides w it h semicrys tallin e f ramew orks J . N at ure, 396: 152 155. Y ao Yunf eng, Zhang M aisheng and Y ang Y ansheng. 2001. S ynt hesis of nan

31、o_sized M CM _41 mesoporous molecular sieve by microw ave radi at ion met hod J . Acta Phys. Chim Sin. , 17( 2 : 1 117 1 121( in Chinese . Y u Jiaguo, Yu Jimmy C, Ho Wingkei, e t al . 2003. Eff ect s of alcohol content and calcinat ion t emperat ure on t he t ext ural propert ies of bi modally mesop

32、orous t itania J . Applied Cat aylsis A: G eneral, 255 334 ( 2 : 309 320. 岩 石 矿 物 学 杂 志 第 25 卷 子筛中的封装 及其 催化性 质研 究 J . 高 等学校 化学 学报 , 22 ( 8 : 1 275 1 278. 卜林涛 , 邵 青 , 戴乐蓉 . 2000. 阳离子与 非离子混 合表面 活性剂 模 板合成介孔 SiO 2 J . 高等化学学报 , 21( 6 : 852 854. 步绍静 , 靳正国 , 刘晓新 , 等 . 2004. 纳 米 TiO 2 介孔 薄膜的 模板组 装 制备研究 J .

33、无机化学学报 , 20( 2 : 169 174. 韩书华 , 侯万国 , 许 霍涌前 , 李 284. 屈 玲 , 佟大明 , 刘永梅 , 等 . 2002. 介孔分子筛孔径调 变技术 J . 化 工进展 , 21( 11 : 855 859. 王彤文 , 陈旌蕾 , 戴乐蓉 . 2000. 混合表面 活性剂模 板法合 成立方 相 介孔含钛氧化硅 J . 物理化学学报 , 10( 5 : 385 389. 许 薛 磊 , 王公慰 , 魏迎旭 , 等 . 1999. M CM_41 介孔 分子筛 合成研 究 : 微波辐射合成法 J . 催化学报, 20( 3 : 251 255. 屏 , 卢冠

34、忠 , 郭杨龙 , 等 . 2003. 青霉 素酰化酶在含 铁 M CM_41 介孔分子筛上的固定化研究 J . 化学通报 , 10: 681 683 姚云峰 , 张迈生 , 杨燕生 . 2001. 纳 米介孔分 子筛 M CM_41 的微波 辐 射合成法 J . 物理化学学报 , 17( 2 : 1 117 1 121. 张小明 , 张兆荣 , 索继栓 , 等 . 1998. 利用新型模板剂合成中孔分子 筛 催化剂的研究 J . 分子催化 , 12( 1 : 59 62. 张雪峥 , 乐英红 , 高 赵 滋. 2001. PW/ SBA_15 负载型催化剂的性能研 君, 王 军 , 等 .

35、2004. 助表面活 性剂对介 孔二氧化 硅 伟 , 等 . 2004. M CM _41 介孔 分子筛组装过 渡 孔径的影响 J . 高等学校化学学报 , 25( 3 : 509 511. 金属配合物的电子光谱 J . 光谱学与光 谱分析 , 24( 3 : 281 Y ue Y H and G ao Z. 2000. Synt hesis of mesoporous T iO2 w it h a crys talline f ramew ork J . Chemical Communicat ions, ( 18 : 1 755 1 756. Zhang Xiaoming, Zhang Zhaorong, S uo Jishuan, et al . 1998. Syn