新型有序介孔有机硅材料的制备和性能研究

摘要

有序介孔有机硅材料的研究工作开始于1996年，目前已取得了一些突破性的进展，合成了一些性能优良，并有广泛应用和潜在应用前景，尤其是PMOs材料的出现为有机．无机介孔材料的研究注入了新的活力，带来新的契机。相对柔软的有机基团的引入不仅使原本脆弱的无机结构变得坚韧，而且它可以为介孔材料带来一些独立性能。
　　 PMOs介孔材料兼具有机聚合材料和无机材料的性能，可能克服单一有机或无机材料的局限性，同时在光学、力学、电学以及电化学等方面呈现出很多新的特征，在分离、催化、化学、生物等许多领域具有广阔的应用前景，己成为材料科学领域的一个研究热点。与介孔氧化硅相比，PMOs不仅同样具有高的比表面积、有序孔结构、分布均匀且大小可调的孔径，还具有更高的水热稳定性、机械稳定性和化学稳定性。
　　 研究新型球形填料在液相色谱模式下色谱行为，并与传统填料进行比较，探索该新型分离材料的特性与优势。通过不同尺寸、不同极性的分子探针，将球形桥键介孔材料与传统材料的液相色谱填料进行比较研究，用色谱方法对材料进行系统评价，对深入研究新型材料的特殊分离性能非常重要。对系统探讨分离机理提供了很好的平台，同时为进一步从分子尺度上设计新型分离材料提供基础数据和理论依据。
　　 本课题的研究内容主要包括以下几个方面：
　　 (1)不同桥键介孔材料制备和表征
　　 首先，通过溶胶一凝胶水热合成法制备材料，然后利用溶剂萃取移除模板，合成phenylene-PMOs，ethane-PMOs和biphenylene-PMOs材料；运用XRD、氮气吸脱附法、扫描电镜、透射电镜等多种手段进行分析表征材料的物化性质：体积排阻法探究桥键型有序介孔材料的孔结构，同时与氮气吸附等测试结果进行比较。
　　 (2)三种桥健型介孔填料的色谱性能评价
　　 对合成的三种桥健型介孔材料装柱进行评价，以商品柱为参比，利用邻三联苯、苯并[9，10]菲等溶质，对比考察新型填料的色谱性能。
　　 (3)新型桥键固定相分离机理研究
　　 以稠环芳烃为溶质，对比考察稠环芳烃类化合物在新型材料的保留。采用热力学方法，比较溶质从流动相到固定相传质过程中的焓变和熵变，系统探讨溶质在新型固定相上的保留机制。

目录

学位论文数据表

Contents

符号说明

第一章 绪论

1.1 引言

1.1.1 有序介孔材料概述

1.2 PMOs的合成

1.2.1 单个有机桥键基团的PMOs

1.2.2 多个有机基团的PMOs

1.3 有序介孔材料的合成条件

1.4 有序介孔材料的表征

1.4.1 电镜测试

1.4.2 孔结构的表征

1.4.3 核磁共振光谱

1.4.4 X射线衍射分析和元素分析

1.5 PMOs在分离领域的应用

1.5.1 在色谱中的应用

1.5.2 在吸附巾的应用

1.6 本论文的研究目的、意义及研究内容

1.6.1 论义的研究目的和意义

1.6.2 论文的研究内容

第二章 实验部分

2.1 实验主要仪器

2.2 实验主要试剂

2.3 三种桥键介孔材料的制备

2.3.1 苯基桥键型介孔材料的制备

2.3.2 乙烷基桥键型介孔材料的制备

2.3.3 联苯基桥键型介孔材料的制备

2.4 PMOs的表征

2.5 介孔材料孔结构的测定

2.6 PMOs的色谱性能评价

2.7 PMOs的热力学性质

第三章 结果与讨论

3.1 表面活性剂比例的影响

3.2 PMOs的物理化学性能表征

3.2.1 电镜表征

3.2.2 XRD分析

3.2.3 氮气吸附测试

3.2.4 元素分析

3.2.5 13C和29Si固体核磁

3.3 体积排阻法测定介孔材料的孔结构

3.3.1 孔隙率

3.3.2 SEC法测定介孔材料的孔径分布

3.3.2 SEC法和氮气吸附法下孔径分布的比较

3.4 材料的色谱性能

3.4.1 色谱性能评价

3.4.2 异构体的分离

3.4.3 分子结构对分离的影响

3.5 PMOs的保留机理

3.5.1 柱相比的确定

3.5.2 温度对化合物保留行为的影响

3.5.3 稠环芳烃溶质的热力学参数

3.5.4 焓熵补偿关系

第四章 结论

参考文献

附录

致谢

研究成果及发表的硕士论文

作者简介

北京化工大学-硕士研究生学位论文答辩委员会决议书