新型前驅(qū)體合成介孔石墨相氮化碳材料及其在堿催化反應(yīng)中的研究.pdf

1、石墨相氮化碳（g-CN）是一種新型、無(wú)金屬的，具有類(lèi)石墨層狀結(jié)構(gòu)的碳質(zhì)材料。因其具有光學(xué)特性、半導(dǎo)電性，以及結(jié)構(gòu)中含有豐富的堿性氮物種等優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)，g-CN在光催化、氣體儲(chǔ)存、燃料電池和多相催化領(lǐng)域凸顯出潛在的應(yīng)用前景，并被視為可替代傳統(tǒng)碳質(zhì)材料的新型多功能材料。g-CN的催化活性與其織構(gòu)性質(zhì)有著重要關(guān)聯(lián)。相比傳統(tǒng)的低比表面積的塊狀g-CN，介孔g-CN具有高的比表面積（>200 m2g?1）和較大的孔體積（>0.30 cm3g?1）

2、，這一織構(gòu)特點(diǎn)能夠?qū)⒏嗟幕钚晕稽c(diǎn)暴露在其材料表面。鑒于此，介孔g-CN的設(shè)計(jì)和制備成為了催化和材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
　　合成介孔g-CN材料的常用的方法是納米澆鑄（nanocasting）法，采用含氮有機(jī)化合物和氧化硅納米粒子或者介孔硅質(zhì)材料分別用作前驅(qū)體和犧牲模板。根據(jù)前驅(qū)體的不同，介孔g-CN材料可以分為四氯化碳和乙二胺、氰胺、三聚氰胺、烏洛托品以及鹽酸胍等方法制備，但是，四氯化碳存在著致癌的毒性；氰胺存在著劇毒、易爆的缺點(diǎn)

3、；三聚氰胺的溶解性很差，而烏洛托品或鹽酸胍為前驅(qū)體合成介孔氮化碳的收率較低（<20％）。因此，需要尋找一種新型低毒、環(huán)保、廉價(jià)的前驅(qū)體用來(lái)合成介孔g-CN材料。
　　二氰二胺（DCDA）作為氰胺的二聚體，低毒、價(jià)廉，是合成介孔g-CN理想的前驅(qū)體。但其溶解性很差，難以在常溫下和介孔氧化硅模板均勻混合。本文首次報(bào)道了一種特殊、方便的DCDA溶解方式，即使用乙二胺（EDA）為溶解DCDA的溶劑。以二維六方結(jié)構(gòu)的SBA-15和三維立方結(jié)

4、構(gòu)的FDU-12介孔氧化硅作為硬模板，通過(guò)納米澆鑄法制備了有序的介孔g-CN材料（CND-SBA15和CND-FDU12）。通過(guò)N2吸–脫附、X射線衍射、小角X射線散射、透射電鏡、傅立葉紅外（FT-IR）和X射線光電子能譜等表征方法，表明：合成的介孔CND材料具有較高的比表面積（269–715 m2g?1）和較窄的孔徑（4–6nm），并成功地反向復(fù)制了模板的結(jié)構(gòu)。該介孔CND材料是由三均三嗪為結(jié)構(gòu)單元所組成的石墨相材料。由于其豐富的堿性

5、位，在一系列的不同底物參與的Knoevenagel縮合反應(yīng)中，介孔CND材料表現(xiàn)出較高的活性和穩(wěn)定的催化性能。
　　考慮到當(dāng)前介孔g-CN材料幾乎都是通過(guò)硬模板方法制備得到的， 除模板過(guò)程比較費(fèi)時(shí)。此外，蝕刻劑HF對(duì)人和環(huán)境有較大的危害，而且酸性HF溶液會(huì)中和位于介孔g-CN材料表面的原始的固有的堿性位，從而犧牲總體的堿量和強(qiáng)度?；诖?，我們以DCDA為前驅(qū)體，SBA-15為載體，通過(guò)簡(jiǎn)易的浸漬和煅燒方法制備得到SBA-