鈦鑄型錳氧微孔復(fù)合材料的合成研究.pdf

1、本研究論文主要包括綜述和實(shí)驗(yàn)兩大部分。第一章綜述部分主要論述了多孔性錳氧結(jié)晶化合物的結(jié)構(gòu)特征、合成方法、性質(zhì)、應(yīng)用領(lǐng)域以及發(fā)展前景。實(shí)驗(yàn)部分(第二、三章)介紹了以層狀氧化錳為前驅(qū)體、TiO2作為鑄型劑合成鈦鑄型錳氧化物微孔材料的研究，包括合成條件的優(yōu)化以及反應(yīng)條件的改變對(duì)鈦鑄型錳氧微孔復(fù)合材料性質(zhì)的影響。 應(yīng)用氧化沉淀法制備了鈉離子型層狀錳氧化物(Na-Birnessite)，鈉離子型層狀錳氧化物在酸性溶液中通過(guò)離子交換反應(yīng)轉(zhuǎn)換

2、為氫離子型層狀錳氧化物(H-Birnessite)。以H-Birnessite作為前驅(qū)體，分別研究了其與鈦陽(yáng)離子、鈦溶膠粒子、有機(jī)十二胺的插入反應(yīng)。結(jié)果證明，氫型層狀氧化錳不能與鈦陽(yáng)離子或鈦溶膠粒子發(fā)生離子交換反應(yīng)。十二烷基胺以離子交換機(jī)理插入到層狀錳氧化物層間，得到了有機(jī)胺插入的層狀氧化錳。以十二胺插入的層狀錳氧化物為中間反應(yīng)物，分別研究了其與鈦陽(yáng)離子和鈦溶膠粒子的插入反應(yīng)。十二胺插入的層狀氧化錳在鈦陽(yáng)離子溶液或鈦溶膠中均能夠發(fā)生離子

3、交換反應(yīng)，但反應(yīng)生成產(chǎn)物不同。在鈦陽(yáng)離子溶液中的反應(yīng)產(chǎn)物轉(zhuǎn)變成前驅(qū)物H-Birnessite層狀結(jié)構(gòu)，而與鈦溶膠粒子的交換反應(yīng)生成了新相層狀錳氧化物，但所得產(chǎn)物的結(jié)晶性差。另一方面，將十二胺膨潤(rùn)的層狀錳氧化物在異丙醇鈦和乙醇混合溶液中處理，所得懸浮液在壓力溶彈中50℃溶劑熱處理48h，得到了鈦酸預(yù)鑄型的層狀錳氧化物。該鈦酸預(yù)鑄型的產(chǎn)物在空氣中300℃條件下焙燒2h，得到了二氧化鈦鑄型氧化錳微孔材料。該微孔材料保持了層狀結(jié)構(gòu)，其比表面積為

4、140m2/g，層間距為0.95nm。應(yīng)用不同濃度的異丙醇鈦/乙醇溶液，考察了異丙醇鈦濃度對(duì)二氧化鈦鑄型微孔產(chǎn)物的影響。采用XRD，DSC-TGA，SEM，TEM，IR，N2吸附-脫附實(shí)驗(yàn)及元素分析等手段對(duì)所合成的微孔材料進(jìn)行了表征。 在制備了二氧化鈦鑄型氧化錳微孔材料的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)討論了合成反應(yīng)條件對(duì)生成產(chǎn)物二氧化鈦鑄型氧化錳微孔材料性質(zhì)的影響。采用丁胺、辛胺、十二胺等不同鏈長(zhǎng)的有機(jī)胺作為預(yù)柱撐劑，合成了不同層間距的有機(jī)胺插入

5、的層狀氧化錳，結(jié)果表明其層間距隨有機(jī)胺鏈長(zhǎng)的增加而增大。將這些不同層間距的有機(jī)胺膨潤(rùn)層狀錳氧化物浸入到異丙醇鈦的乙醇溶液中，在相同溫度下溶劑熱處理，得到的鈦酸預(yù)鑄型產(chǎn)物的層間距幾乎相等，而與有機(jī)胺插入中間體的層間距大小無(wú)直接關(guān)系。通過(guò)改變?nèi)軇崽幚頊囟忍接懥巳軇釡囟葘?duì)合成產(chǎn)物結(jié)晶性和熱穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明不同溫度溶劑熱處理?xiàng)l件下所得產(chǎn)物均具有層狀構(gòu)型，但所得產(chǎn)物的層間距隨著溶劑熱處理溫度的升高而增大。合成得到的鈦酸預(yù)鑄型層狀錳氧化物