博一建材讯:介孔硅材料具有高的比表面积、有序可调的孔道结构以及可修饰的孔道表面等瞩目的结构优势,但由于其本身活性位的缺乏导致其应用受到限制。为实现对介孔材料优异结构的充分利用,向介孔骨架中引入活性位至关重要。在M41S家族以论文形式公开发表之后,其潜在应用研究陆续被报道。1994年和1995年的一些开拓性研究奠定了介孔材料在催化性能、吸附、离子交换性能及主客体化学等方面的潜在应用研究基础。早期奠定的这些应用的研究至今方兴未艾,介孔材料的优良特性使得其在催化、分离、光电及传感材料、药物缓释材料等方面有突出表现。
多相催化反应中往往需要催化剂具有大的比表面积、高的活性物种浓度以及良好的传质功能,所以具有多孔结构的材料在多相催化反应中受到人们的青睐。它们的兴起和发展为多相催化反应中催化剂的设计提供了新的途径。以介孔材料为基体的催化材料的制备主要有直接合成法和后合成法,直接合成法是一种简单易行的方法,在介孔材料骨架的形成和晶化过程中引入金属杂原子前体化合物,通过该前体在合成体系中的原位水解以及由此产生的金属物种与硅骨架的结合,可将金属杂原子嵌入分子筛骨架。如果在分子筛骨架中掺杂3价金属离子,如Al、B、Fe和P的三价离子等,可以在介孔材料的骨架中引入酸性中心,这是制备具有高分散骨架催化活性位的介孔材料的一种有效途径。
现有研究以制备具有一定择形作用和酸碱活性位的新型功能化介孔材料为目标,采用非离子表面活性剂硬脂酸单甘酯作为模板剂,以十八酸与丙三醇的酯化反应为探针,考察其催化活性。同时硬脂酸单甘酯是反应的目标产物,以它为模板剂,旨在利用焙烧除去模板剂后形成的孔道与产物分子的大小相近,从而对目标产物分子具有一定择形作用,不利于硬脂酸二甘酯、硬脂酸三甘酯等副产物的生成。
以硬脂酸单甘脂非离子表面活性剂为模板剂合成了功能化M-MGE介孔材料(M为Al,Mg)。小角X射线粉末衍射和N2物理吸附-脱附表征结果表明掺杂的金属活性组分进入了母体内部,仍保持介孔特性。广角X射线衍射结果表明氧化物分散较好,金属氧化物以单分子或少量分子团聚的形式存在。从NH3-TPD和CO2-TPD结果可知纯硅基的GMS-MGE只具有弱酸和弱碱性位,掺杂Mg和Al物种后大大增加了酸碱活性位的数量和强度,MAMGE样品中Al元素的加入产生了协同作用,从而形成更强的碱性位。由FTIR、29SiMASNMR和27AlMASNMR表征结果可知金属元素进入介孔硅骨架。M-MGE介孔材料对十八酸和丙三醇酯化合成硬脂酸单甘脂的反应具有较好的催化活性。(欣然)
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