新型有机-无机杂化微孔分子筛材料的合成与表征

摘要

有机-无机杂化微孔分子筛材料作为将有机功能团引入到无机分子筛中的一类新兴杂化材料,具有较高的水热稳定性和良好的化学修饰性的,因而,在近年来引起了众多化学家的兴趣和关注。但是目前,有关这类材料的报道还十分有限,而且被引入的有机基团往往缺乏化学修饰性,含量也较少,因而极大地限制了这类材料的实际应用。 本文探索将更具功能化的有机基团如苯基、噻吩引入到微孔分子筛材料的骨架中,合成出新型的有机一无机杂化微孔晶体材料。首先,我们通过改进文献方法,实现了1,4-二(三乙氧基硅基)苯(BTEB)和2,5-二(三乙氧基硅基)噻吩(BTET)两种有机硅的简单、低成本的单批大量合成。然后,以BTEB和TEOS或无机SiO2作为混合硅源,在不加有机模板剂的条件下,尝试将桥型苯基、噻吩基团引入到A沸石、Y沸石和丝光沸石中。但是目前的这些强碱性(PH=12～14)环境下的合成是不成功的。接着,我们以BTEB为单一硅源,尝试在弱酸性或近中性环境的磷酸盐体系下合成有机-无机杂化的微孔磷酸硅铝(SAPO)分子筛,并合成出两类杂化材料-Ph-SAPO-5和-Ph-SAPO-11。材料用粉末XRD、TEM、FT-IR、13C CP MAS NMR、29Si MAS NMR、27Al MAS NMR、31P MAS NMR、TGA、XRF和N2物理吸附来表征,证实其是含有Si-Ph-Si结构的AFI和AEL晶型的杂化微孔材料,并且有机基团含量高达12.5％。只是有机硅多数以Si-O-Si相互连接形成Si-Ph-Si的“硅岛”结构,这些有机硅区主要键连在SAPO或AlPO晶体结构的表面,从而形成杂化-Ph-SAPO-5和-Ph-SAPO-11分子筛。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2无机微孔分子筛材料

1.2.1硅基微孔沸石分子筛简介

1.2.2磷酸盐微孔分子筛简介

1.3微孔沸石类分子筛的应用

1.3.1沸石分子筛在洗涤剂工业中的应用

1.3.2沸石分子筛在石油化学工业中的应用

1.3.3沸石分子筛在精细化工中的应用

1.3.4沸石分子筛在环境保护中的应用

1.3.5沸石分子筛在发展新功能材料方面的应用

1.4有机-无机杂化多孔材料介绍

1.4.1有机-无机杂化中孔材料

1.4.2有机-无机杂化微孔材料

1.5多孔材料的结构表征方法

1.5.1 X射线衍射法

1.5.2物理吸附分析

1.5.3固体核磁共振(Solid-state NMR)

1.5.4电子显微技术

1.5.5红外光谱(IR)

1.5.6热分析技术

1.5.7元素分析技术

1.6研究思路及论文结构

1.7参考文献

第二章含芳香基团的桥型有机硅酸酯的制备

2.1引言

2.2实验部分

2.2.1实验药品

2.2.2试剂的预处理

2.2.3所用的仪器表征

2.2.4 1，4-二(三乙氧基硅基)苯(BTEB)的制备

2.2.5 2,5-二(三乙氧基硅基)噻吩的制备

2.3结果与讨论

2.3.1制备方法

2.3.2产物的表征

2.4本章小结

2.5参考文献

第三章强碱性条件下有机-无机杂化微孔硅铝分子筛的合成研究

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1实验药品

3.2.2所用的仪器表征

3.2.3参考A沸石(LTA)的合成探索

3.2.4参考Y沸石(FAU)的合成探索

3.2.5参考丝光沸石(MOR)的合成探索

3.3实验结果与讨论

3.3.1参考A沸石的合成探索

3.3.2参考Y沸石的合成探索

3.3.3参考丝光沸石(MOR)的合成探索

3.4本章小结

3.5参考文献

第四章近中性条件下有机-无机杂化微孔磷酸硅铝分子筛的合成研究

4.1引言

4.2实验部分

4.2.1实验药品

4.2.2表征所用的仪器及测试条件

4.2.3杂化分子筛-Ph-SAPO-5的合成探索

4.2.4杂化分子筛-Ph-SAPO-11的合成探索

4.2.5.Ph.SAPO-5和-Ph-SAPO-11的优化合成

4.2.6-Ph-SAPO-5和-Ph-SAPO-11去除模板剂的实验

4.2.7-Ph-SAPO-5和-Ph-SAPO-11的焙烧

4.2.8有机-无机杂化SAPO的其它合成探索

4.3实验结果与讨论

4.3.1杂化分子筛-Ph-SAPO-5的合成条件初探

4.3.2-Ph-SAPO-5的适宜合成条件

4.3.3杂化分子筛-Ph-SAPO-11的合成探索

4.3.4杂化分子筛-Ph-SAPO去除模板剂的实验探索

4.3.5优化合成的-Ph-SAPO-5和-Ph-SAPO-11样品的表征

4.3.6用其它有机硅源进行的合成探索

4.4本章小结

4.5参考文献

结 论

附 录

致谢