階層多孔二氧化硅塊體材料的制備及其應(yīng)用研究.pdf

1、階層多孔二氧化硅(SiO2)塊體是一種大孔、介孔或微孔梯度分布的多孔材料，具有三維連貫大孔、精細(xì)介孔結(jié)構(gòu)等孔道特征，因而擁有高比表面積、高吸附、高氣孔率等特性，在分離、吸附、過濾、催化等重要領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。溶膠-凝膠伴隨相分離法是制備階層多孔SiO2塊體材料的有效途徑，但目前制備流程需要高溫后處理，且介孔結(jié)構(gòu)無序，在修飾改性方面也存在工序復(fù)雜及使用有毒改性溶劑、還原劑等問題。
　　本論文在綜合論述了溶膠-凝膠伴隨相分離制備

2、階層多孔塊體材料的基礎(chǔ)上，研究了大孔SiO2塊體及階層多孔SiO2塊體制備、多孔塊體的環(huán)保表面改性及其銀負(fù)載、CO2捕捉等內(nèi)容，分析了溶膠-凝膠轉(zhuǎn)化與相分離協(xié)同控制形成共連續(xù)大孔結(jié)構(gòu)、棒狀膠束模板形成有序介孔結(jié)構(gòu)、氨基表面改性多孔骨架、乙二醇還原銀離子等機(jī)理，為階層多孔SiO2塊體材料在高效液相色譜分離、催化反應(yīng)、CO2捕捉等領(lǐng)域應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下:
　　(1)以正硅酸甲酯(TMOS)為前驅(qū)體、0.01 mol·

3、L-1鹽酸(HCL)為催化劑、聚環(huán)氧乙烷(PEO)為相分離劑、環(huán)氧丙烷(PO)為凝膠促進(jìn)劑，采用溶膠-凝膠伴隨相分離法制備具有三維連貫大孔，且比表面積418 m2·g-1多孔SiO2塊體;在此基礎(chǔ)上，引入造孔劑SDS制備階層多孔SiO2塊體材料，大孔孔徑為1-3μm，介孔孔徑為4-5 nm，比表面積可達(dá)650 m2·g-1。
　　(2)以TMOS為前驅(qū)體、0.01 mol·L-1鹽酸為催化劑、環(huán)氧丙烷(PO)為凝膠促進(jìn)劑，以三嵌段

4、共聚物聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯(Pluronic P123)及三甲苯(TMB)為模板劑及膨脹劑，一步法直接制備兼具連續(xù)大孔骨架及有序介孔結(jié)構(gòu)的階層多孔SiO2塊體，大孔孔徑為1-2μm，介孔孔徑為10-11 nm，比表面積高達(dá)848 m2·g-1，800℃熱處理后仍能保持該階層多孔結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。
　　(3)對制備的階層多孔SiO2進(jìn)行相對無毒改性及銀負(fù)載。3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)作為改性劑，首次采用乙醇為改性溶劑，對其

5、進(jìn)行改性;首次采用乙二醇為還原劑，利用其還原性對改性后SiO2進(jìn)行銀納米顆粒負(fù)載，銀負(fù)載率可達(dá)15.44wt.％。探究其改性及還原機(jī)理、銀負(fù)載量影響因素，并提出通過適當(dāng)溫度熱處理方法來提高銀負(fù)載階層多孔SiO2塊體的比表面積。
　　(4)對制備的階層多孔SiO2進(jìn)行氨基改性，考察氨基改性大孔及階層多孔SiO2塊體材料的CO2吸附性能。測試表明:多孔材料孔結(jié)構(gòu)、改性方法、改性劑相對用量對CO2吸附性能有較大的影響;通過物理浸漬法，采