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功能化MCM-41介孔材料的合成与催化性能的研究

蔡超  
【摘要】:自成功合成M41S系列硅基介孔材料以来,介孔材料以其大的比表面积、高的孔容、均匀的孔径分布、可调的介孔孔径、丰富的表面羟基引起了广泛的关注。纯硅基介孔材料具有中性骨架结构,导致缺陷少,离子交换能力小,且不具备催化能力,限制了它们在催化、吸附分离等方面的应用,因此介孔材料的功能化逐渐引起人们的重视。 采用水热合成法,原位合成了一系列掺杂镁和铝的酸碱双功能介孔材料MgAl-MCM-41。表征结果表明,合成的样品具有典型的介孔结构,均匀有序排列的孔道,较大的比表面积及较窄的孔径分布。金属物种镁和铝进入介孔骨架,与MCM-41孔道表面的硅羟基基团相互作用,形成Si-O-Al和Si-O-Mg共价键。MgAl-MCM-41样品表面酸性位与碱性位共存,其表面酸性位包括Lewis酸与Br(o|¨)nsted酸。 将骨架掺杂和表面接枝修饰方法相结合,合成了离子液体功能化的骨架掺杂铝或钛的MCM-41介孔材料。表征结果表明,合成的离子液体功能化MCM-41介孔材料具有较好的介孔结构,铝和钛进入MCM-41的骨架,离子液体基团成功地接枝到MCM-41表面。以二氧化碳与环氧丙烷合成碳酸丙烯酯的反应为探针反应考察其催化活性,以Al-MCM-41-Im(30)为催化剂,在反应温度为130℃,反应压力为3 MPa,催化剂用量为8 wt%,反应6 h,环氧丙烷的转化率达到96%,碳酸丙烯酯选择性为99%。 将骨架掺杂和表面接枝修饰方法相结合,合成了希夫碱金属配合物功能化的骨架掺杂铝的MCM-41介孔材料。表征结果表明,合成的金属配合物功能化MCM-41介孔材料具有较好的介孔结构,金属配合物基团成功地接枝到MCM-41表面。以二氧化碳与环氧丙烷合成碳酸丙烯酯的反应为探针反应考察其催化活性,以Al-MCM-41-L1(30)为催化剂,在反应温度为110℃,反应压力为3 MPa,催化剂用量为8 wt%,反应4 h,环氧丙烷的转化率达到97%,碳酸丙烯酯选择性为99%。


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