介孔二氧化硅的合成与表征

２００９年第６期・总３５１期

介孔二氧化硅的合成与表征

杨精槐

（贵州大学化学与化工学院贵州贵阳５５００２５）

中图分类号：０６

文献标识码：Ａ

文章编号：１００７．－０７４５（２００９）０６－０２３６－－０２

２．１主要试剂与仪器

油耍：采用溶胶凝胶法，在酸性条件卞用Ｎａ２Ｓ１０３作为遥

霹，在碱性条件下用ＴＥＯＳ作为硅源，合成了介孔二氧倦

十六烷基三甲基溴化铵（ＣＴＡ８），分析纯，中国医药集团上海化学试剂公司。

正硅酸乙酯ｆｒＥｏＳ），分析纯，汕头市光华化学厂。氢氧化钠、盐酸、硅酸钠均为分析纯。

小角Ｘ衍射仪，Ｂｎ．ｄｃｅｒＤ８一ａｄｖａｎｃｅ公司ｌｏｗｅｒａｎｇｌｅ—ｘＤ。

２实验方法．２

矬。小角Ｘ衍射表明在酸性条件下，十六烷基三甲基溴化镣

《ｃ瓤ｍ）的浓度为ｏ．０１ｍｏｌ／Ｌ。Ｎａ２Ｓｉ０３的浓度为０．１ｍｏｌ／ｔ

咐，合成二氧化硅的介孔结构明显，碱性条件下，ＴＥＯＳ浓虞

：为ｓ％￣１０％（体积比）时，得到明显介孔结构的二氧化硅。一、前言

无机多孔材料，因为具有较大的比表面积和吸附容量。而被广泛应用于催化剂和吸附载体中。按照孔径大小。多孔材料可分

为：

ｉ

潢键词：介轧蠢氯化臻、硅酸鳓＋再礁豫盔麓．、ａＫ憾盎煽。豳：满

取一定量的ＣＴＡＢ于２５０ｍＬ三口烧瓶中，加１００ｍＬ蒸馏水。在６０℃水浴上溶解，恒温，边搅拌边加入ＨＣｌ或ＮａＯＨ溶液，然后在搅拌下缓缓加入硅源，恒温２４ｈ，室温静置７天，过滤，１１０℃干燥，得到白色粉末。再在ｓ５００ｃ煅：烧６ｈ。取样，研磨，在小角ｘ衍射仪上测定小角范围内的衍射。【４】

２．３结果与讨论

：ｆＬ（Ｍｉｃｒｏｐｏｒｏｕｓ）、介＿＝／Ｌ（Ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ）和大孔（Ｍａｃｒｏｐｏｒｏ曲材料。无机微孔材料孔径一般＜２ｎｍ，包括硅钙石、活性碳、泡沸石等，其中典型的代表是人工合成的沸石分子筛。它是一类以Ｓｉ／ＡＩ等为基的结晶硅铝酸盐，具有规则的孔道结构，但迄今为止，合成沸石分子筛的孔径尺寸均＜１．５ｎｍ，这限制了其对有机大分子的催化与吸附作用。大孔材料孔径－－般＞５０ｎｍ，包括多孔陶瓷、水泥、气凝胶等，其特点是孔径尺寸大，但分布范围宽。介于二者之间的称为介孔（中孔）材料，其孔径在２—５０ｎｔｏ范围，如一些气凝胶、微晶玻璃等，它们具有比微孔材料大得多的孔径，但这类材料同样存在孔道形状不规则、尺寸分布范围广等缺点。

１９９２年．Ｋｒｅｓｇｅ。ｅｔａｌ首次在Ｎａｔｕｒｅ杂志上报道了一类以硅铝酸盐为基的新颖的介孔氧化硅材料Ｍ４１Ｓ，ｆ１、２１其中以命名为ＭＣＭ一４１的材料最引人注目。其特点是孔道大小均匀、六方有序排列、孔径在１．５—１０ｎｍ范围可以连续调节，具有高的比表面积和较好的热稳定及水热稳定性，从而将分子筛的规则孔径从微孔范围拓展到介孔领域。这对于在沸石分子筛中难以完成的大分子催化、吸附与分离等过程．无疑展示了广阔的应用前景。同时，由于介孔氧化硅材料所具有的规则可调节的纳米级孔道结构，可以作为纳米粒子的“微型反应器”．从而为人们从微观角度研究纳米材料的小尺寸效应、表面效应及量子效应等奇特性能提供了重要的物质基础。这一发现突破了沸石分子筛材料孔径范围的限制，使得很多在沸石分子筛中难以完成的大体积分子的吸附、分离，尤其是催化反应的进行成为可能。同时，由于ＭＣＭ－４１材料的表面易于进行化学改性，为制备具有特定性能的复合材料提供了可能，也为纳米团簇材料在母体材料中的组装提供了方便。因此，近年来，介孔材料科学己经成为国际上跨化学、物理、材料等多学科的热点前沿领域之一．成为分子筛科学发展的一个重要里程碑。介孔氧化硅材料的研究已成为国际上众多领域的一个研究热点。介孔材料在分子催化、纳米反应器、光电子、生物等领域的应用前景及其展现出的优异特性引起广泛关注。【３】

二、实验部分

介孔氧化硅材料的合成需要表面活性剂、水、硅源、酸或碱等几种物质，如进行掺杂或装载等。则还需要其它物质源。其合成的一般过程是首先将表面活性剂、酸或碱加入到水中组成混合溶液，然后向其中加入硅源或其它物质源。反应所得产物经水热处理或室温陈化后，进行洗涤、过滤等处理。最后经锻烧或化学处理除去有机物。得到介孔材料。

①酸性条件下

介孔二氧化硅的合成酸性条件下。选择Ｎａ２Ｓｉ０３作为硅源。固定模板剂ＣＴＡＢ的浓度为ｏ．０１ｍ０１／Ｌ。该浓度约等于ＣＴＡＢ临界胶束浓度的１０倍。分别调整Ｎａ２Ｓｉ０３的浓度为Ｏ．１ｍｏｌ／Ｌ，０．２ｍｏＶＬ，０．５ｍｏｌ／Ｌ，ＨＣＩ的浓度为０．０１ｍｏｌ／Ｌ，０．１ｍｏｌ／Ｌ。ｌｍｏｌ／Ｌ。进

ｉ

Ｕ乙～。

２０

行９次实验。其中只有ＨＣｌ的浓度为０．１ｍｏｌ／Ｌ。Ｎａ２Ｓｉ０３的浓度为０．１ｍｏｌ／Ｌ时，得到比较好的介－孑Ｌ－－氧化硅。该条件下的产品的小角ｘ衍射图谱如图１。

图１酸性条件下得到的介：ｊ＝Ｌ－－氧化硅的ＬＡＸＤ图②碱性条件下

介孔二氧化硅的合成碱性条件下．选取ＴＥＯＳ为硅源。同样固定模板剂ＣＴ．Ａ３３的浓度为０．０１ｍｏｌ／Ｌ。分别调整ＮａＯＨ的浓度为０．１ｍｍｏｌ／Ｌ，１ｍｍｏｌ／Ｌ。１０ｍｍｏｌ／Ｌ，ＴＥｏｓ的加入量为５ｍＬ，１０ｍＬ，２０ｍＬ，进行９次实验。得到当ＣＴＡＢ为０．０１ｍｏｌ／Ｌ，ＮａＯＨ的浓度为ｌｍｍｏｌ／Ｌ，ＴＥＯＳ为５１０ｍｌ时。能够得到较好介孔二氧化硅如图２。ＮａＯＨ浓度为１０ｍｍｏｌ／Ｌ时没有得到介孔二氧化硅。其它情况得到的介孔特征峰比较低。

图２碱性条件下合成的介孔二氧化硅的ＬＡＸ／）图

２３６

万方数据　

２００９年第６期・总３５１期

‘四、发展方向

无论从实际应用（如膜的吸附、分离与催化、催化或色谱用载体小球以及新型生物功能材料的开发等）和学术研究（如生体矿化作用、仿生化学）等，通过软化学途径进行定向设计和化学裁剪具有优良性能的介孔纳米结构材料，是现代无机合成和制备化学中的前沿课题之一。因此，着重解决的问题有：①发展新的研究内容。包括合成、表征及介孔纳米结构材料性质的转变，结合无机或

有机功能材料复合、组装与杂化的理论进行研究。②对介孔纳米

结构材料合成机理的认识仍是研究的热点。同时随着计算机模拟多孔材料形成过程的进一步发展及现代表征技术手段的提高。将有助于从分子水平或微观结构上更好的理解有机表面活性剂一无机物骨架之间的相互作用。③寻找新的模板分子，设计特殊的空间结构，为介孔纳米结构材料的合成创造新的合成路线。④通过对介孔纳米结构材料形貌的控制，制备出不同形状，性质各异的

２ｅ

材料。⑤大力开展介孔纳米结构材料在催化、有机高分子分离、电

三、结论

子器件、传感器等方面的实际应用。本工作采用溶胶凝胶结合成介孔二氧化硅，研究不同条件下介孔二氧化硅的合成，得出以下结论，在酸性条件下以硅酸钠为参考文献：

硅源合成介孔二氧化硅时。物料比以及ｐＨ值控制要求比较严格。【ａｌＫｒ嚣ｇｅＣＴ．Ｌｅｏｎｏ、疵ｚＭＥ，ＲｏｄｌＷＪ．ｅｔａｌ．Ｎ可ｕｒｅ．１９９２．３５９：７ｌＯ一７１２

ＣＴＡＢ的浓度为０．０１ｍｏｌ／Ｌ。Ｎａ２Ｓｉ０３的浓度为０．２ｍｏＦＬ，ＨＣＩ浓【２】介孔氧化硅材料的研究进展．中国新技术产品精选．纳迷研究进展：

度为ｏ．１ｍｏＶＬ比较合适，得到介孔二氧化硅的孔径为３．９６ｎｍ。在ｐ１００

碱性条件下以ＴＥＯＳ为硅源合成介孔二氧化硅材料。关键是在控【３】曹玉霞，沈毅，孙景卫．硅基介孔材料的合成及表征．河北理工大学

制ｐＨ值，ＮａＯＨ的浓度为ｌｍｍｏｌ／Ｌ比较合适，得到介孔二氧化学报（自然科学版）２００８年５月．第３０卷第２期：ｐ５２

硅的孔径为４．１０ｒｉｍ。

【４】杨涛，周从山，晁自胜．介孔二氧化硅的合成与表征．湖南冶金职业技术学院学报．

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（上接第２５２页）作业效率低，但必须坚持上大机械，特别是大型行修补、加固或返工。理指令的执行情况，也是质量监理力度的重压路机。为此通涵基础与路基相接挖宽不得小于４ｍ，并逐级挖出要体现。

６０ｃｍＸｌ００ｃｍ的台阶。台背填料每层松铺厚度控制在１５ｃｍ。台背３．２质量事故的处理

５０ｃｍ以外用１８ｔ压路机碾压，５０ｃｍ以内用电动打夯机夯实。由当某项工程在施工期间出现了技术规范所不许的断层、裂于每层厚度较薄，平整十分重要，要用人工精确平整，压实才能均缝、倾斜、倒塌、沉降、强度不足等情时，应视为质量事故。质量监理匀一致。由于采用混合料。压实度只能通过试验确定的碾压遍数工程师在发现质量故后，应要求承包人采取有效的安全措施，上报进行控制，因而台背回填应全程旁站。

主。并做好质量事故报告。不论是发生了质量缺陷或是质量事故均３、高速公路土建工程通涵构造物施工后质量控制．

应照：原因不查清不放过、责任者得不到处理不放过整改措施不落３．１质量缺陷的处理

实不放过、教训不吸取不放过的原则进行处理。１）加强质量预控措施。尽可能把质量缺陷控在萌芽状态，减少参考文献：

２）加强质量检测工作，当因施工而引起的质量陷已发生，质量ｆ１Ｊ工程质量监理．北京：文献人民交通出版社，１９９５

监理工程师应及时下发指令要求承人立即停工，井责令承包人进

’，’’’＇，＇，’’’，’’，，’’’＇＇’■＇’●，’’，＇’＇＇’’＇●，，’，’’，’，，＇，，，＇’■，＇’，，，’，，，＇’，’－’，’，’，＇’’’，，’＇，＇’＇＇，’－＇，，

（上接第２５８页）

充满信心。

（２）生产贵重金属

在冶金工业中，面对贫矿、尾矿、废渣矿等，采用一般的采矿参考文献：

【１】１白和金．中华人民共和国经济大事辑要１９７８－２００１．２００２，３８１炼。可浸提的金属有金、银、铜、铀、锰等多种贵金属。

【２】罗明典．现代生物技术及其产业化．上海：复旦大学出版社．２００１，

三、结束语

１１－１８

由以上我们可以了解到生物技术的发展进而使得在各行各【３１参政消息．２００６年５月１８日第７版

业已经得到广泛的应用，已经或者正在或将要给社会生产力的发【４】吴镝，胡鸢雷等．转基因草坪草的研究概况与展望．草业科学．

展做出巨大的贡献，所以，我们应该对生物科学技术的发展前景

２００４１（２１）：２９－３４

２３７

万　

方数据损失。灵活运用巡视、旁站、抽检手段及时纠偏。

技术已无能为力，唯有利用细菌浸矿技术才能对这类矿石进行提

介孔二氧化硅的合成与表征

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：

杨精槐

贵州大学化学与化工学院,贵州,贵阳,550025科海故事博览·科教创新

KEHAI GUSHI BOLAN（BAIKE LUNTAN）2009(6)

参考文献(4条)

1.KresgeCT.LeonowiczME.RothWJ 查看详情 19922.介孔氧化硅材料的研究进展

3.曹玉霞.沈毅.孙景卫 硅基介孔材料的合成及表征[期刊论文]-河北理工大学学报（自然科学版） 2008(02)4.杨涛.周从山.晁自胜 介孔二氧化硅的合成与表征[期刊论文]-湖南冶金职业技术学院学报

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