论文部分内容阅读
近年,介孔纳米粒子逐渐成为材料领域的研究热点。在众多的活性金属中,因为含钛的介孔分子筛对氧化还原反应具有良好的催化效果,故介孔钛硅分子筛逐渐成为了研究最广泛的一种材料。然而,传统的介孔分子筛由于颗粒尺寸多在微米级,这大大地限制了材料的催化活性。本文通过加入阳离子聚合物PDD-AM或PDADMAC来限制粒子生长,使用水热合成法制备了Ti-MCM-41纳米粒子,可控制其颗粒尺寸降至100nm以下。我们采用了XRD、SEM、IR、UV-vis、N2吸附-脱附等测试手段分析了这些纳米粒子的微观结构,并且考察了阳离子聚合物的种类和用量对Ti-MCM-41纳米粒子结构的影响。实验发现,当加入阳离子聚合物PDADMAC的量稍大时,材料中的MCM-41型二维六方排列的介孔结构将会遭到严重破坏;但是,在过氧化氢和正己烷同时存在的情况下,又可制备出有序的Ti-MCM-41纳米粒子。以双氧水作氧化剂,将Ti-MCM-41纳米粒子作为催化剂,应用在环己烯环氧化反应中。结果表明,与传统的Ti-MCM-41相比,Ti-MCM-41纳米粒子更加有效地抑制了目标产物环氧己烷的水解作用,这主要是由于样品颗粒尺寸小,导致了其介孔孔道长度变短,较短的介孔孔道有利于环氧己烷的快速扩散,从而降低了环氧己烷与孔道内壁弱酸中心的接触而发生水解反应。此外,在阳离子聚合物PDADMAC存在的前提下,我们还采用水热合成法制备了MTS-1纳米粒子,其粒子尺寸也可控制在100nm左右。采用了XRD、SEM、IR、UV-vis、N2吸附-脱附等测试手段来分析了这些纳米粒子的微观结构,并且考察了阳离子聚合物的量对MTS-1纳米粒子结构的影响;结果表明,当PDADMAC与正硅酸四乙酯质量的比值大于等于0.43时,样品将会成为非晶态物质。以双氧水作氧化剂,将MTS-1纳米粒子作为催化剂,应用在环己烯环氧化反应中。结果表明,在合成过程中加入PDADMAC量越大的样品,其对环己烯的转化率越高。其原因在于:其一,环己烯不能进入MTS-1的微孔孔道中,只有粒子表面的钛物种才具有催化氧化能力;其二,加入PDADMAC的量越大,样品颗粒尺寸越小,故暴露在粒子表面的钛物种含量越多。