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介孔碳基固体酸的合成与应用

李燕  
【摘要】:介观结构材料的合成与组装是当前材料学、化学、物理学、生命科学等研究领域的热点。介孔材料的合成主要有软模板和硬模板两种方法。在合成方面,已经不仅仅局限于单一组分与表面活性剂之间的组装,而是越来越注重将多种不同功能的构筑单元(如有机、无机与生物材料)整合在一起,通过与表面活性剂的多元协同共组装过程来构筑兼有多种优点于一体的有序纳米复合材料,从而扩展介孔材料在催化、能量存储/转化、磁等方面的应用。 在本论文中,我们利用溶剂挥发自组装的方法,设计合成了具有高热稳定性的有序的介孔碳-二氧化锆复合材料,另外我们将上述合成的碳-二氧化锆复合材料进行酸化,合成了介孔碳基固体酸复合材料,提高了固体酸催化剂的稳定性和回收率,以及酸催化反应效果。然后我们又将上述碳-二氧化锆复合材料进行碱化,并进行了简单的研究。 全文共分四章,第一章为文献综述,主要介绍了超分子模板法合成介孔聚合物和介孔碳材料的研究现状。 第二章主要介绍了不同二氧化锆含量介孔C– ZrO_2复合材料的合成。采用直接三嵌段共聚物为模板,四氯化锆为锆源,甲阶酚醛树脂为碳源,合成有序介孔碳-二氧化锆纳米晶复合材料。复合材料具有高比表面积(207-274 m~2/g),大孔容(0.15-0.25 cm~3/g ),均一的孔径(3.2-4.3 nm)和高结晶度的纳米晶墙壁,纳米晶锐钛矿由无定型碳粘连。二氧化锆的含量可以进行不同的调节,介孔碳-二氧化锆复合材料经过高温煅烧依然能够保持有序结构。 第三章主要介绍了介孔固体酸的合成及应用,利用上述合成的碳-二氧化锆复合材料进行酸化的到介孔固体酸材料,得到的固体酸材料依然保持有序的结构,高比表面积(207-274 m~2/g),大孔容(0.15-0.25 cm~3/g ),均一的孔径(3.2-4.3 nm),进行酸催化反应具有很高的催化效率和很好的选择性。 第四章主要介绍了介孔碳基固体碱的合成及初步研究,将上述合成的碳-二氧化锆复合材料进行碱化的到介孔固体碱材料,并进行简单的初步研究。


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