埃洛石纳米管管壁多孔.docx

埃洛石纳米管的管壁多空化摘要摘要关键字目录目录目录摘要...............................................................................................................................1目录...............................................................................................................................1第一章 绪论.................................................................................................................21．1 介孔材料......................................................................................................21.1.1 介孔材料的定义与特点......................................................................21.1.2 介孔材料的应用..................................................................................41.1.3 有序介孔材料的制备---再举几个具体的例子...................................51.1.4 无序介孔材料的制备..........................................................................81.2 天然纳米多孔矿物.........................................................................................91.2.1 沸石....................................................................................................101.2.1 大孔矿物............................................................................................111.2.3 介孔矿物——埃洛石.........................................................................14第二章 实验...............................................................................................................202.1 引言..............................................................................................................202.2 实验...............................................................................................................202.21 实验原料及设备.................................................................................202.2.2 材料制备...........................................................................................212.2.3 材料表征...........................................................................................222.3 结果与讨论..................................................................................................222.3.1 埃洛石及其煅烧产物.......................................................................222.3.2 低温煅烧埃洛石的选择性酸刻蚀...................................................252.3.3 高温煅烧埃洛石的选择性碱刻蚀...................................................272.3.4 介孔结构的演化过程分析...............................................................27第一章第一章 绪论绪论1 1．．1 1 介孔材料介孔材料介孔材料的概念、结构特点、用途、现有制备方法具有多孔纳米结构的矿物有哪些，而其中具有介孔结构的矿物有哪些？（引出埃洛石） 利用矿物制备介孔材料的经济、环保优势，现有研究现状及其不足1.1.1 介孔材料的定义与特点介孔材料的定义与特点根据国际纯粹与应用化学联合会定义，介孔材料是指孔径介于 2-50nm 的一类具有显著表面特性的多孔材料，孔径小于 2nm 的称为微孔材料） ，大于 50nm的称为大孔材料。

介孔材料的结构有以下几个特点特点：1.比表面积高；2.孔径分布窄且在一定范围的连续可调；3.孔隙率高；4.表面富含不饱和基团,可以通过枝接使表面基团功能化Fig 1 介孔材料示例按照化学组成分类，介孔材料一般可分为硅基和非硅基两大类硅基介孔材料主要指硅酸盐类介孔材料，硅基介孔材料孔径分布狭窄，孔道结构规则，并且技术成熟硅基材料又可根据化学成分分为纯硅和掺杂其他元素而两类非硅基介孔材料主要是过渡金属氧化物、磷酸盐和硫化物等具有硅基介孔材料没有应用前景，但其热稳定性差，煅烧时容易产生结构塌陷，合成工艺不完善按介孔是否有序，介孔材料可分为无序介孔材料和有序介孔材料无序介孔材料有 SiO2 气凝胶、微晶玻璃等，孔径范围较大，孔道形状无规则有序介孔材料大多是用模板法合成的，孔径分布窄，有规则孔道结构有序介孔材料几种典型孔道结构：(A)P6mm、(B)Ia3d、(C)Pm3n、(D)Im3m、 （E）Fd3m 和(F)Fm3m1.1.2 介孔材料的应用介孔材料的应用介孔材料的应用于大分子催化、生物大分子吸附和分离、化学传感器、生物医学、坏境保护以及纳米材料的合成等领域，比传统沸石分子筛有很大的优越性和广阔的应用前景。

常见的应用有：（（1 1））催化领域 介孔分子筛有高比表面积和有序孔道结构，很多催化剂可以通过材料的表面改性负载到孔道中，是催化剂的优良载体介孔分子筛的孔道大小分布较窄，可以控制相应尺寸反应物分子的进出， 且活性中心具有较理想的易接近性，在液相反应过程中具有较小的扩散阻力2 2））纳米反应器纳米孔材料结构稳定，其孔道形状均匀有序，是制备无机纳米材料的理想纳米反应器，可作为合成新材料的模板材料典型代表就是介孔碳材料，利用介孔氧化硅作为模板合成多孔碳材料 （（3 3））吸附材料介孔材料以其介孔尺度的孔道、均匀孔径分布、高比表面积以及孔容，具有高的比表面积和吸附容量，是理想的吸附材料，应用在吸附分离中介孔材料不需要吸附剂活化装置就可大量的吸附各种挥发性有机污染物、重金属离子等4 4））生物医药领域有序介孔材料的孔径可在 2～50nm 范围内连续调节和无生理毒性的特点使其非常适用于酶、蛋白质等的固定和分离有序介孔材料具有很大的比表面积和比孔容，可以在材料的孔道里载药物，通过对官能团修饰控释药物，提高药效的持久性利用生物导向作用，可以有效、准确地击中靶子如癌细胞和病变部位、充分发挥药物的疗效5 5））电子光学领域。

过渡金属发光配物对环境气氛有一定的要求，将配合物组装到吸附有对应气体的介孔孔道中可以得到传感器材料6 6））复合材料某些介孔材料有分布均一、可调的纳米孔径， 而且壁厚也呈纳米尺寸，可以利用孔内聚合形成的无机-有机网络粒子制备纳米网络复合材料根据需要设计网络粒子孔内聚合物的种类或分子量分布，调节 网络粒子直径，最大限度发挥复合材料的性能1.1.3 有序介孔材料的制备有序介孔材料的制备---再举几个具体的例子再举几个具体的例子模板法是介孔材料合成中最常用有效的方法，按模板剂分类，可分为软模 板法和硬模板法1））软模板法软模板法是介孔材料合成中采用最多的方法，所用的模板剂的结构相对较软，主要指有机分子或超分子，如表面活性剂或者生物大分子模板剂与构成骨架物种之间有较强的相互作用，通过相互作用力，模板剂能与构成介孔骨架自组装成新型的有机-无机或有机-有机复合的介观结构软模板剂可以看作介观结构的填充物，脱除模板剂后就可以得到介孔材料软模板法相对来说合成过程比较简单且容易控制，改变软模板剂种类，反应物比例等，可控制产物的介观结构以及孔道尺寸最常见的模板剂是以带有长链烷烃的盐类为代表的阳离子表面活性和以嵌段共聚物为代表的非离子表面活性剂。

合成时所用的介质不同，软模板法可以分为水相合成和溶剂挥发诱导自组装两种方法1）） 水相合成法又名水热法是典型的溶胶--凝胶过程，主要操作步骤如下：溶解模板剂，调节 pH○1加前驱物反应，经历溶胶-凝胶过程得沉淀○2在室温或高温老化成○3过滤、洗涤、干燥○4焙烧、萃取、辐照或微波等方法除模板剂○52））溶剂挥发诱导自组装（EISA） ，通过挥发非水溶剂挥发，表面活性剂和前驱物的浓度增大，从溶液相转变到液晶相，然后通过干燥交联固定液晶相，得到有序介观结构主要操作步骤如下：用易挥发溶剂溶解模板剂和前驱物得均一溶液○1使溶液缓慢挥发至凝固○2在特定温度下老化，使产物完全交联固化○3焙烧、萃取、辐照或微波等方法除模板剂○4两种方法最大不同在于，EISA 不用将前驱物和结构导向剂从溶液中分离出来，降低了控制要求EISA 法更适用于制备薄膜和单片软模板法的合成机理有很多种，比较有代表性的是液晶模板机理和协同作用机理晶模板机理液液晶模板机理由 Mobil 公司在 1992 年报道 M4lS 系列介孔二氧化硅时○1提出，该机理基于介孔材料孔道排列与表面活性剂模板的溶致液晶相之间具有相似的空间对称性而提出，认为介孔分子筛的合成是以表面活性剂的不同溶致液晶相为模板。

溶致液晶是一种包含溶剂化合物在内的两种或多种化合物形成的液晶，当溶液中溶质分子浓度处于一定范围时会出现液晶相，由于溶质与溶剂分子之间的相互作用，引起分子排列长程有序的介孔材料的介孔结构受表面活性剂的碳氢链的长度、表面活性剂的浓度、有机膨胀剂等的影响液晶模板机理提出了两种可能的合成路线，下面以 MCM-41 为例，途径 1 是表面活性剂的液晶相是在加入无机反应物前形成，然后无机硅源以液晶相为模板聚合形成坚硬的壳层；途径 2 是液晶相在加入无机反应物之后形成，无机硅源在形成无机－有机复合相时起着关键的作用Fig2 MCM-41 液晶模板机理合成协同作用机理认为无机物前驱体和有机模板剂在分子水平上协同。