有序介孔氧化硅SBA-15的制備及表面改性.pdf

1、本論文以三嵌段共聚物P123(PEO-PPO-PEO)為模板劑，在水熱條件下通過有機硅烷與正硅酸乙酯(TEOS)共水解縮聚一步合成了巰基、氨基、乙烯基官能化的有序介孔氧化硅SBA-15材料，并應(yīng)用X射線衍射(XRD)、N2吸附/脫附、透射電鏡(TEM)、熱重(TG)、元素分析及固體核磁共振(29SiMASNMR)等現(xiàn)代物理表征方法對合成材料的結(jié)構(gòu)和性能進行了研究。 采用一步法通過γ-巰丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)與TEOS共水

2、解縮聚制備了巰基含量不同的官能化SBA-15，研究了初始混合物中MPTMS的含量對官能化SBA-15孔結(jié)構(gòu)的影響。即使巰基摩爾含量增加至20％，官能化SBA-15仍保持較高的介觀有序度。隨著巰基含量的增加，改性后材料的BET比表面積、孔徑及孔容均有所減小。為使巰基官能化SBA-15保持較好的孔結(jié)構(gòu)，MPTMS的摩爾含量應(yīng)低于20％。 有機硅烷γ-氨丙基三甲氧基硅烷(APTMS)與TEOS在水熱條件下共水解縮聚制備得到氨基含量不同

3、的官能化SBA-15有序介孔材料，并通過對某一氨基含量的樣品(APTMS/(APTMS+TEOS)=10％)改變其制備工藝參數(shù)，如TEOS預(yù)水解時間，晶化時間及晶化溫度等，深入研究了工藝參數(shù)的改變對介觀有序度及孔結(jié)構(gòu)的影響。TEOS預(yù)水解2h可以獲得高度有序的二維六方P6mm結(jié)構(gòu)，在6nm附近孔徑分布狹窄，增大APTMS/(APTMS+TEOS)摩爾含量至20％，氨基官能化SBA-15仍保持較高的有序度。對于TEOS預(yù)水解4h的樣品，改

4、變晶化溫度為50℃及150℃比100℃晶化形成的孔結(jié)構(gòu)有序度更高，但孔徑分布顯著增大至48nm及74nm。延長晶化時間有利于形成介觀有序度高的結(jié)構(gòu)，但喪失了狹窄而均勻的孔徑分布。 以乙烯基三乙氧基硅烷(TEVS)和TEOS為前驅(qū)體，P123為模板劑制備了不同乙烯基含量的官能化SBA-15，并深入研究了TEVS的含量對官能化SBA-15孔結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明，通過TEVS和TEOS的縮聚反應(yīng)，乙烯基官能團被成功地通過Si-C共價鍵