Cu-Au-MCM中Cu/Au比的调变对介孔结构的影响
毕业论文关键词：介孔分子筛；水热合成；Cu/Au比；物性参数
The Effect of Cu/Au Modulation on Mesoporous Structure of Cu-Au-MCM
Abstract：In this paper，Samples of Cu-Au-MCM were synthesized by the hydrothermal method and using tetraethyl orthosilicate (TEOS) as the silicon source，chloroauric acid and copper nitrate as the metal source，cetyl trimethyl ammonium bromide (CTAB) as template agent．The structure of the samples was characterized by XRD．The experimental results showed that the synthesized material has a typical six party mesoporous structure of MCM41．Copper and gold were successfully introduced into the mesoporous materials．The degree of crystallization and ordering of the material were enhanced through adding appropriate proportion of copper and gold．The introduction of Au reduces the crystal surface spacing of materials slightly．
Key Words：Cu-Au-MCM-41；Hydrothermal synthesis；Cu/Au ratio；Physical parameter
目 录
摘 要 1
引 言 1
1 实验部分 3
1.1 试剂和仪器 3
1.2 实验过程 4
2 结果与讨论 5
2.1 样品的红外光谱分析 5
2.2 样品的小角度XRD谱图分析 6
2.3 样品的大角度XRD谱图分析 7
3 结 论 7
参考文献 8
致 谢 10
Cu-Au-MCM中Cu/Au比的调变对介孔结构的影响引 言
有序介孔材料是以表面活性剂形成的超分子结构为模板，采用溶胶凝胶工艺，通过有机物和无机物界面间的定向作用，组装成孔径介于2-50nm之间的多孔材料[1]。1992年，美国Mobil石油公司的科学家Beck等人[2]，首次合成了M41S系列介孔分子筛材料，该系列材料包括吹冰方相MCM-41、立方相MCM-48和层状MCM-50等，其中吹冰方状的MCM-41介孔分子筛很具代表性，其孔道呈规则排列，孔径大小在1.5-10nm范围内可连续调节，并且具有较高的比表面积(>1000cm2/g)和大的吸附容量，在催化转化和大分子吸附分离等领域有非常广阔的应用前景。但是纯硅MCM-41介孔分子筛还存在很大的缺陷，它的骨架中晶格缺少酸中心，所以酸性较弱，不具备催化氧化反应能力；孔壁呈无定形状态，在其表面存在大量的羟基，从而导致水热稳定性较差。因此必须通过改性MCM-41介孔分子筛的结构来提高其水热稳定性和催化活性。
大量研究结果表明，将金属元素掺入MCM-41介孔分子筛的骨架中可以改善其催化活性[3]，尤其是各种金属离子修饰的MCM-41介孔分子筛，在催化科学领域表现出优良的性能[4]，到目前为止，Al[5,6]、Ni[6,7]、Ti[8]、Ce[9]、Cu[10]、Fe[11]、Co[12]、Zr[13]、Zn[14]等金属离子都已成功引入MCM-41介孔分子筛中。如MCM-41介孔分子筛中掺入Al，在乙基苯酚合成反应中表现出良好的催化活性；Ni、Fe、Co掺杂的MCM-41介孔分子筛在烯烃氧化反应中的催化性能明显改善；Co掺杂的MCM-41介孔分子筛在乙苯氧化反应中催化活性明显提高；Cu掺杂的MCM-41介孔分子筛在苯羟基化反应中表现出良好的催化性能。
经研究发现，可将两种不同金属同时掺入MCM-41介孔分子筛中，两种不同金属同时掺杂较之单金属掺杂的MCM-41介孔分子筛，其材料表面的性质和结构会发生较大的变化。如在Mn-MCM-41介孔分子筛中引入Zr可以增加分子筛的水热稳定性[15]；在Al-MCM-41介孔分子筛中掺入Zn，材料表面酸性会有很大提高[16]。而表面性质和结构的变化又会产生的新的酸性位和氧化还原活性位，从而改善催化剂的性能。如在乙醇胺环化制备1, 4二氮二杂(2, 2, 2)环辛烷的反应中，Zn、Al双金属同时掺杂的MCM-41介孔分子筛的催化活性明显高于未掺杂Zn的Al-MCM-41介孔分子筛[17]；Co-Mn-MCM-41介孔分子筛在异丙基苯氧化生成过氧化异丙苯的反应中，在选择性和转化率方面均高于单金属掺杂的Co-MCM-41及Mn-MCM-41[18]；将Ti引入Nb-MCM-41中，在苯乙烯氧化反应中，苯甲醛的选择性从18.4%提高到了95.8%[19]。罗洁莹等人[20]采用水热合成法合成了双金属同时掺杂的Ti-Zn-MCM-41介孔分子筛。该材料用于光催化去除活性艳红X-3B模拟染料废水的实验中，与单组分掺杂的MCM-41相比，双金属同时修饰的MCM-41表现出了更高的催化氧化活性。蒋斯扬等人[21]采用直接水热合成法合成出了双金属同时掺杂的Zn-Sn-MCM-41介孔分子筛。该材料用于苯酚羟基化反应中，表现出良好的催化性能。