新型前驅(qū)體合成介孔石墨相氮化碳材料及其在堿催化反應中的研究.pdf

1、石墨相氮化碳（g-CN）是一種新型、無金屬的，具有類石墨層狀結構的碳質(zhì)材料。因其具有光學特性、半導電性，以及結構中含有豐富的堿性氮物種等優(yōu)勢，近年來，g-CN在光催化、氣體儲存、燃料電池和多相催化領域凸顯出潛在的應用前景，并被視為可替代傳統(tǒng)碳質(zhì)材料的新型多功能材料。g-CN的催化活性與其織構性質(zhì)有著重要關聯(lián)。相比傳統(tǒng)的低比表面積的塊狀g-CN，介孔g-CN具有高的比表面積（>200 m2g?1）和較大的孔體積（>0.30 cm3g?1）

2、，這一織構特點能夠?qū)⒏嗟幕钚晕稽c暴露在其材料表面。鑒于此，介孔g-CN的設計和制備成為了催化和材料領域的研究熱點。
　　合成介孔g-CN材料的常用的方法是納米澆鑄（nanocasting）法，采用含氮有機化合物和氧化硅納米粒子或者介孔硅質(zhì)材料分別用作前驅(qū)體和犧牲模板。根據(jù)前驅(qū)體的不同，介孔g-CN材料可以分為四氯化碳和乙二胺、氰胺、三聚氰胺、烏洛托品以及鹽酸胍等方法制備，但是，四氯化碳存在著致癌的毒性；氰胺存在著劇毒、易爆的缺點

3、；三聚氰胺的溶解性很差，而烏洛托品或鹽酸胍為前驅(qū)體合成介孔氮化碳的收率較低（<20％）。因此，需要尋找一種新型低毒、環(huán)保、廉價的前驅(qū)體用來合成介孔g-CN材料。
　　二氰二胺（DCDA）作為氰胺的二聚體，低毒、價廉，是合成介孔g-CN理想的前驅(qū)體。但其溶解性很差，難以在常溫下和介孔氧化硅模板均勻混合。本文首次報道了一種特殊、方便的DCDA溶解方式，即使用乙二胺（EDA）為溶解DCDA的溶劑。以二維六方結構的SBA-15和三維立方結

4、構的FDU-12介孔氧化硅作為硬模板，通過納米澆鑄法制備了有序的介孔g-CN材料（CND-SBA15和CND-FDU12）。通過N2吸–脫附、X射線衍射、小角X射線散射、透射電鏡、傅立葉紅外（FT-IR）和X射線光電子能譜等表征方法，表明：合成的介孔CND材料具有較高的比表面積（269–715 m2g?1）和較窄的孔徑（4–6nm），并成功地反向復制了模板的結構。該介孔CND材料是由三均三嗪為結構單元所組成的石墨相材料。由于其豐富的堿性

5、位，在一系列的不同底物參與的Knoevenagel縮合反應中，介孔CND材料表現(xiàn)出較高的活性和穩(wěn)定的催化性能。
　　考慮到當前介孔g-CN材料幾乎都是通過硬模板方法制備得到的， 除模板過程比較費時。此外，蝕刻劑HF對人和環(huán)境有較大的危害，而且酸性HF溶液會中和位于介孔g-CN材料表面的原始的固有的堿性位，從而犧牲總體的堿量和強度?；诖耍覀円訢CDA為前驅(qū)體，SBA-15為載體，通過簡易的浸漬和煅燒方法制備得到SBA-