超臨界CO-,2-中模板法制備納米多孔材料的研究.pdf

1、多孔材料以其獨特的孔結(jié)構(gòu)和表面性能，在大分子催化、吸附與分離、納米材料組裝及生物化學等眾多領域具有廣泛的應用前景。根據(jù)IUPAC定義的中孔材料(孔徑在2-50nm范圍內(nèi))在催化領域的應用中更具優(yōu)勢。傳統(tǒng)的多孔材料制備方法，如溶膠—凝膠法等，由于在制備過程中使用了大量的有機溶劑，對環(huán)境造成了嚴重的污染問題。超臨界流體(SCFs)技術(shù)以其優(yōu)良的物理化學性質(zhì)和無毒等優(yōu)點成為理想的替代溶劑。將超臨界流體技術(shù)與模板技術(shù)結(jié)合起來制備納米多孔材料是本

2、課題的創(chuàng)新所在。借用模板技術(shù)，可以制備出孔徑尺寸和分布可控的產(chǎn)物。 本課題是將前驅(qū)體物質(zhì)溶解在超臨界二氧化碳(SCCO2)中，通過加入共溶劑丙酮，來增大前驅(qū)體物質(zhì)的溶解度。利用超臨界二氧化碳的攜帶作用，將前驅(qū)體涂層到活性炭模板上，之后通過高溫焙燒除去模板，就可以得到復制了模板結(jié)構(gòu)的納米多孔材料。通過對超臨界涂層和液相涂層兩種方法進行比較，驗證了超臨界涂層的優(yōu)越性。超臨界二氧化碳具有粘度小、擴散系數(shù)大、傳質(zhì)速率快等優(yōu)點，從而造成超

3、臨界涂層中模板的涂層率更大，涂層進行得更為深入，產(chǎn)物對模板的復制也更精確。本課題在制備納米多孔氧化鐵和納米多孔氧化鋁的研究中，發(fā)現(xiàn)所得產(chǎn)物的比表面積和孔容較小，這是由于高溫焙燒過程中，產(chǎn)物孔塌縮造成的。通過與其它物質(zhì)進行復合，產(chǎn)物的比表面積和孔容均得到較大提高，這說明復合產(chǎn)物之間發(fā)生了相互作用，保持了多孔狀結(jié)構(gòu)。在二氧化鈦/二氧化硅復合體系制備中，由于二氧化鈦中加入了二氧化硅，提高了產(chǎn)物的熱穩(wěn)定性，避免了二氧化鈦由銳鈦礦型向金紅石相的轉(zhuǎn)