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《新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)報(bào)告模板》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、化學(xué)工程學(xué)院新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)訓(xùn)練報(bào)告2010-12課題名稱： 有序介孔碳的合成課題類型： 設(shè)計(jì)/論文班級(jí)： 姓名： 學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)教師： 評(píng)語(yǔ)：指導(dǎo)教師簽名：（使用說(shuō)明：設(shè)計(jì)/論文請(qǐng)選一使用，左側(cè)裝訂）15第一部分文獻(xiàn)綜述1.1介孔材料的定義及研究背景根據(jù)國(guó)際純粹和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)(IUPAC)的定義，多孔材料(porousmaterial)可分為微孔材料、介孔材料和大孔材料?？讖?50nm的孔為大孔(macropore)，孔徑<2nm的孔為微孔(micropore)，孔徑介于2nm～50nm的孔為介孔(mesopore
2、)[1]。有序介孔材料是以表面活性劑分子聚集體為模板，通過(guò)有機(jī)物和無(wú)機(jī)物之間的界面作用組裝生成的孔道結(jié)構(gòu)規(guī)則、孔徑介于2～50nm的無(wú)機(jī)多孔材料。沸石分子篩用作催化劑被認(rèn)為是石油催化領(lǐng)域的一次革命。這是因?yàn)樵谑蜔捴乒I(yè)中，許多催化加工過(guò)程如催化裂化、催化重整、加氫裂化等，由于使用了沸石催化劑，都有了新的突破。ZSM型沸石在烴類的催化降凝、異構(gòu)化、歧化、芳構(gòu)化等方面的廣泛應(yīng)用，以及隨之而來(lái)的其它各種類型微孔分子篩的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，給眾多的石油催化工藝注入了新的活力。這些孔類（0.3～1.0nm)分子篩之所以在吸附、分離以及擇形催化方面
3、具有如此特殊的功能，在于它們的晶體內(nèi)部一般有均勻的孔道相通，并具有很大的內(nèi)表面積以及較強(qiáng)的酸性等特點(diǎn)。盡管如此，由于在眾多的催化加工過(guò)程中，常常還會(huì)遇到一些較大分子的加工問(wèn)題。如重質(zhì)油的催化裂化、大分子物質(zhì)的吸附分離、大環(huán)狀配合物的固載等。顯然，現(xiàn)有的一些微孔分子篩就不能滿足要求了。因此，急需解決超大分子篩或者介孔材料的制備問(wèn)題。同時(shí)，隨著染料與印染工業(yè)的發(fā)展，其生產(chǎn)廢水已成為當(dāng)前最主要的水體污染源之一。染料作為環(huán)境重要污染源，其種類多、污染量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜且多數(shù)染料為有毒難降解有機(jī)物，化學(xué)穩(wěn)定強(qiáng)，具有致癌、致畸、致突變的“三致”作
4、用，而有序介孔材料在多相催化、吸附與分離、環(huán)境保護(hù)、功能材料等領(lǐng)域極具應(yīng)用潛力。因此，尋求新型的有序介孔材料成為國(guó)際上跨學(xué)科的研究熱點(diǎn)之一。近年來(lái)，無(wú)機(jī)化學(xué)家們?cè)诜肿雍Y合成的基礎(chǔ)上，致力于孔徑較大的孔性材料的研究和開(kāi)發(fā)，取得了一些突破性進(jìn)展，合成了一系列介孔（2.0～50.0nm）材料[2]，為解決上述問(wèn)題提供了新的希望。15除此之外，近年來(lái)還陸續(xù)開(kāi)發(fā)了適用于各種不同應(yīng)用目的的多孔炭材料新品種，除作為吸附、分離材料外，作為催化材料、電子能源材料、生物工程材料的應(yīng)用也陸續(xù)得到研究和開(kāi)發(fā)。1.2介孔材料的分類1.2.1按其結(jié)構(gòu)不同分介
5、孔材料按其結(jié)構(gòu)不同科分為六種，其中較為常見(jiàn)的有：MCM-41，其空間群為D6m；立方相的MCM-48，空間群為Ia3d；層狀穩(wěn)定的MCM-50。另外，還有六方相的SBA-1，空間群為PM3n；三維六方結(jié)構(gòu)的SBA-2，空間群為P6m/mm；無(wú)序排列的六方結(jié)構(gòu)的MSU-n，空間群為P6m。表1-1列出了不同孔道結(jié)構(gòu)的介孔材料。表1-1不同孔道的介孔材料孔道結(jié)構(gòu)特征晶系典型材料有序程度低，多為一維接近六方MSU-n，HMS，KIT-1一維層狀（無(wú)孔道）/MCM-50二維（直孔道）六方MCM-41，SBA-3，F(xiàn)SM-16，TMS-1三
6、維（籠形孔道，孔穴）四方立方立方-六方共生SBA-8，KSW-2SBA-1,6,16;FDU-2,12;SBA-11SBA-2,7,12,FDU-1三維交叉孔道立方四方SBA-16,MCM-48,FDU-5,HUM-7CKM-1,HUM-1二維交叉孔道三方(斜方)無(wú)1.2.2按照其化學(xué)組成分介孔材料可分為硅基和非硅基兩大類[3]。后者主要包括過(guò)渡金屬氧化物、磷酸鹽和硫化物等。由于它們一般存在可變價(jià)態(tài)，展示出硅基介孔材料所不能及的應(yīng)用前景，但其熱穩(wěn)定性較差，煅燒時(shí)容易造成介孔結(jié)構(gòu)塌陷，合成機(jī)理也不完善，因此對(duì)它的研究不如硅基介孔材料
7、活躍。151.2.3按照介孔是否有序分介孔材料可分為無(wú)定形（無(wú)序)介孔材料和有序介孔材料。前者如普通的SiO2氣凝膠、微晶玻璃等，孔徑范圍較大，孔道形狀不規(guī)則；后者是以表面活性劑形成的超分子結(jié)構(gòu)為模板，利用溶膠-凝膠工藝，通過(guò)有機(jī)物和無(wú)機(jī)物之間的界面定向?qū)б饔媒M裝成一類孔徑約在1.5nm～30nm，孔徑分布窄且有規(guī)則孔道結(jié)構(gòu)的無(wú)機(jī)多孔材料，如M41S等。1.2.4按合成技術(shù)分介孔材料按合成技術(shù)可以分為三類。第一類是由Mobil公司[4]合成的M41S系列，包括六方相的MCM-41、立方相的MCM-48和層狀結(jié)構(gòu)的MCM-50。M
8、41S系列分子篩最初是以陽(yáng)離子型表面活性劑作為結(jié)構(gòu)模板劑，在水熱條件下于堿性介質(zhì)中通過(guò)S+I-作用組裝得到的。其后Stucky及其合作者[5-7]把該機(jī)理擴(kuò)大到S-I+、S+X-I+以及S-M+I-途徑。而在酸性介質(zhì)中通過(guò)S+X-I+作用得到的介孔
