介孔无机固体材料的合成 特性和应用前景.docxVIP

介孔无机固体材料的合成 特性和应用前景 介孔无机固体材料的合成lowbar;特性和应用前景 石　　油　　化　　工1998年第27卷 介孔无机固体材料的合成、特性和应用前景 吴　越　刘持标 (中国科学院长春应用化学研究所,长春130022) WuYueandLiuChibiao (ChangchunInstituteofAppliedChemistry,CAS,Changchun130022) 关键词　M41S　FSM　柱撑　介孔分子筛　液晶机理 沸石分子筛被用作催化剂认为是催化领域的一次革命,这是因为在石油炼制工业中,生产量大的许多催化加工过程,如催化裂化,催化重整,加氢裂化等。由于使用了沸石催化剂,都有了新的突破;ZSM型沸石在烃类的催化降凝、异构化、歧化、芳构化等方面的广泛应用,以及随之而来的其它各种类型微孔分子筛的开发和应用,给众多的石油催化工艺注入了新的活力。这些微孔类(0.3～1.0nm)分子筛之所以在吸附、分离以及择形催化方面具有如此特殊的功能,在于它们的晶体内部一般有均匀的孔道相通,并具有很大的内表面积以及较强的酸性等特点。尽管如此,由于在众多的催化加工中,常常还会遇到一些较大分子的加工问题。例如,(1)重质油的催化裂化;(2)大分子物质的吸附分离;(3)大环状配合物的固载等。显然,现有的一些微孔分子筛就不能满足要求了。因此,急需解决超大孔分子筛或者介孔固体材料的制备问题。 多年来无机化学家在分子筛合成的基础上,致力于孔径较大的孔性无机固体材料的研究和开发。近年来取得了突破性进展。合成了一系列介孔(2.0～50.0nm)材料(见表1),为解决上述问题提供了新的希望。本文将介绍这方面的进展情况。 1　介孔固体材料的合成 据国际纯粹和应用化学联合会(IUPAC)对无机孔性材料的分类[1](见图1),通常把一些孔径大于50.0nm的固体(如多孔凝胶与多孔 玻璃)定义为大孔材料,而把孔径位于2.0～50.0nm之间的固体定义为介孔材料。孔径均匀分布的介孔材料的合成与微孔固体材料的合成相比,原来认为要困难得多,但是,由于这个领域内研究人员的不懈努力,目前已有两种较为简单可行的合成方法:一种是众所周知的柱撑法,另一种是在水热合成法用来合成介孔材料的过程中发展起来的。由于前者已有许多文献[2]和总结,这里只扼要介绍。 而重点介绍后一 图1　不同孔径的无机固体材料 第3期吴　越等:介孔无机固体材料的合成、特性和应用前景 种介孔材料的合成、特性和应用前景。 1.1　柱撑层状介孔无机固体材料 用水热合成法合成类沸石化合物的过程中,物质聚集形成孔状材料时必须从溶液或凝胶开始。与此相比,在合成柱撑材料时,前体化合物固有的层为制备孔结构提供了极大的方便。只要将层状固体用“柱撑体”(Pillar)把“层”进一步支撑开来就可以了。例如,在一些粘土矿物质的层间引人柱撑体即可制得一系列介孔材 图2　柱撑介孔材料的形成机制 表1　必威体育精装版开发的一些介孔(孔径2.0～50.0nm)材料 孔径范围/nm 比表面积/m2?g-1 沸石类介孔材料　M41S 硅铝酸盐(Si/Al=14～100) 液相,高温95～160℃),高压釜中晶化24～72h 据Si/Al和表面活性1.5～10.0产品主要为立方剂/Si的不同,可合成MCM-41,MCM-22,MCM-36,MCM-48和MCM-49等不同类型的介孔材料 液相,常温搅拌晶化18h 纯硅酸盐和杂原子类沸石分子筛 2.8～3.5 立方六面体结构 900～1200催化剂载体,钛-硅和钒-硅杂原子介孔材料可作氧化还原催化剂 首先,从液相合成层状Kanemite,然后Kanemite在季铵盐溶液中进行阳离子交换一周 柱撑介孔材料　阳离　子交　换型　阴离　子交　换型　柱撑　体夹　合型 合成的层状复合氧化物,磷酸盐以及 自然界中存在的阳离子粘土合成的阴离子粘土 溶液中,将成柱无机聚合阳离子交换到阳 离子粘土中溶液中,将成柱无机聚合阴离子交换到阴离子粘土中先用有机胺将酸处理的层状物撑开,后将成柱材料引入 如:聚合二氧化硅柱撑1.0～3.5层状结构KCa2Nb3O10 100～1000光催化剂及催化 剂载体和发光材料 如:硅酸盐及杂多阴离1.0～2.0层状结构子柱撑介孔材料 100～300 催化剂及催化剂载体 如:Al13和Zr4聚合阳离1.0～2.0层状结构子柱撑介孔材