本文選題：有序介孔材料 + Mg-Al復合氧化物��； 參考：《太原理工大學》2017年碩士論文

【摘要】：隨著人類環(huán)保意識日益增強,開發(fā)新型無毒高效催化材料以實現(xiàn)化工生產(chǎn)過程的原子經(jīng)濟化和綠色化已成為當前化工科技工作者追求的目標。在堿催化領域,固體堿具有無腐蝕、易分離及近零污染等優(yōu)點,成為代替?zhèn)鹘y(tǒng)液體堿催化劑以實現(xiàn)環(huán)境友好催化新工藝的一條重要途徑,在化工、能源及環(huán)境等領域有著誘人的應用前景。此外,對于一個完整且可持續(xù)的催化反應而言,固體堿催化劑中介孔孔道結構的引入,有利于提高反應分子的擴散速率,以達到更為理想的多相催化效果。因此,如何發(fā)展一種簡單、易重復的制備工藝,制備高性能介孔固體堿催化材料,則成為當今材料科學及催化等領域的研究熱點。本文選取不與強堿性負載組分發(fā)生反應的介孔氧化鋁材料為研究對象,通過溶劑揮發(fā)誘導三組分協(xié)同共自組裝法,實現(xiàn)鎂物種在氧化鋁介孔骨架中的高效均勻摻雜,以制備介孔孔道結構高度規(guī)整有序、比表面積和孔體積較大、熱穩(wěn)定性高、介孔孔徑分布集中且可調(diào)、孔壁表面堿性中心數(shù)量及強度可控的有序介孔Mg-Al復合氧化物固體堿材料為研究目標,以深化認識合成體系中鋁、鎂物種及表面活性劑分子之間的相互作用為突破口,深入理解骨架鎂的引入對于氧化鋁介孔結構的修飾、穩(wěn)定性提升以及孔壁改性的作用機理,重點考察了鎂物種的引入方式及引入量對所得材料結構、織構及孔壁性質(zhì)的影響,結合多種現(xiàn)代表征技術,得到如下結論:(1)目前,介孔Mg-Al復合氧化物固體堿材料制備技術仍不完善,突出表現(xiàn)在制備工藝條件需嚴格控制鎂、鋁前驅(qū)體的水解─聚合速率,所得材料多為具有無序“蠕蟲狀”孔結構的多種氧化物的混合物,且熱穩(wěn)定性較差,介孔結構在熱處理過程中極易發(fā)生坍塌,致使材料比表面積和孔體積顯著降低。對此,基于對鋁醇鹽水解過程以及溶劑揮發(fā)誘導自組裝合成機理的深入認識,本文現(xiàn)提出一種借助溶劑揮發(fā)過程實現(xiàn)鎂、鋁物種與模板劑膠束協(xié)同共自組裝的合成方法,首次成功制備得到系列高穩(wěn)定有序Mg-Al復合氧化物(OMMA-x)介孔材料。XRD、TEM、EDX、氮吸附、NMR、CO_2-TPD及DTG等表征結果表明,合成體系中硝酸鎂和檸檬酸的適量引入,可有效調(diào)控鋁醇鹽的水解─聚合速率及表面活性劑分子的親─疏水性,增強因水解所產(chǎn)生的鋁羥基物種與表面活性劑分子的氫鍵相互作用,并促進有機─無機復合膠束的形成,所得材料(OMMA-x)顯示出與傳統(tǒng)有序介孔氧化鋁(OMA)相比更為有序的二維六方介孔孔道結構、更均一的孔徑及更強的堿性(堿量和堿強度)。更為重要的是,介孔孔壁中鎂物種的高度均勻分散以及骨架Mg-O-Al鍵的形成可顯著抑制晶相氧化鋁的形成,進而提高所得材料的高溫熱穩(wěn)定性。例如,樣品OMMA-8在經(jīng)1000 ℃高溫熱處理1 h后,其有序介孔結構并未受到嚴重破壞,且能保留較高的比表面積(182 m2/g)和孔體積(0.24 cm3/g)。(2)為獲得用于合成生物柴油酯交換反應的高效介孔固體堿催化材料,本文選取具有優(yōu)異結構及表面性能的OMMA-x為載體負載鉀物種,以進一步提高所得材料的堿性。豆油和甲醇的酯交換反應結果表明,載體結構、織構及表面性質(zhì)將直接影響負載鉀物種的存在狀態(tài)和分布,進而影響所得催化劑的反應性能。與OMA及Mg-Al混合氧化物(Mg/OMA-8)載體相比,載體OMMA-x因其高度規(guī)整的介孔孔道結構、較大的比表面積和孔體積、較高的結構穩(wěn)定性及豐富的孔壁表面鋁羥基含量,可顯著提高鉀物種的分散度并促進鉀活性組分的形成,所得催化劑K/OMMA-x顯示出更高的酯交換反應活性和穩(wěn)定性。例如,在經(jīng)80 ℃反應5 h后,催化劑K/OMMA-8對豆油的轉化率可高達94%以上。(3)基于對有序介孔Mg-Al復合氧化物三組分協(xié)同共自組裝合成機理的深入理解,結合硬模板技術,本文以聚苯乙烯微球作為產(chǎn)生大孔結構的硬模板劑成功制備得到系列有序介孔─大孔Mg-Al復合氧化物材料(OMMMA-Y),目的在于提高所得材料介孔孔道間的連通性,進而提高反應分子在催化劑中的擴散速率。XRD、SEM及氮吸附等表征結果表明,合成體系中硬模板劑的復配使用并未影響Mg-Al復合氧化物高度有序二維六方介孔孔道的形成及鎂物種在介孔孔壁中的高度均勻摻雜,且通過調(diào)變聚苯乙烯微球硬模板劑的顆粒尺寸,可成功實現(xiàn)大孔孔徑在100-300 nm范圍內(nèi)的精細調(diào)控。鑒于孔壁鎂物種的引入對氧化鋁介孔結構修飾、孔壁改性及骨架支撐的重要作用,致使所得介孔─大孔Mg-Al復合氧化物材料顯示出較高的熱穩(wěn)定性及機械穩(wěn)定性,以OMMMA-300為例,經(jīng)900℃熱處理后,其比表面積和孔體積仍可分別保留74.8%和67.1%;而經(jīng)17 MPa壓力處理后,其大孔結構仍能得到很好的保留。由此可見,該雙模板法簡單、易重復,有望為制備結構和性能優(yōu)良且具有實際應用價值的氧化鋁基多級孔材料提供理論指導。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TB33;O643.36

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 ;紡織機器的燒結氧化物材料[J];上海紡織科技動態(tài);1975年04期

2 張金星;;新研制氧化物材料擁有“形狀記憶”[J];功能材料信息;2013年Z1期

3 虞自由;侯新梅;周國治;;高溫含水條件下非氧化物材料的反應行為[J];有色金屬科學與工程;2012年01期

4 劉漢三,楊勇,張忠如,林祖賡;鋰離子電池正極材料鋰鎳氧化物研究新進展[J];電化學;2001年02期

5 馮錫淇,劉建成;衛(wèi)星搭載試驗—空間輻射對氧化物功能晶體的影響[J];無機材料學報;1991年01期

6 郭小勇;;納米涂覆鈷鋰氧化物材料在津?qū)崿F(xiàn)量產(chǎn)[J];功能材料信息;2009年04期

7 ;中國科大“低溫制備納米非氧化物材料”獲成功[J];稀有金屬;2002年03期

8 ;低溫制備納米非氧化物材料獲成功[J];發(fā)明與革新;2002年05期

9 ;專利信息[J];化工科技市場;2001年12期

10 許震天,李彬,李星逸,王璞;溶膠-凝膠法制備多組分氧化物材料的研究進展[J];佳木斯大學學報(自然科學版);2004年01期

相關會議論文 前6條

1 韓笑yN;王軍;程海峰;邢欣;;熱電氧化物材料研究現(xiàn)狀[A];第七屆中國功能材料及其應用學術會議論文集（第2分冊）[C];2010年

2 蔡宗英;羅曉賀;田薇;;電紡氧化物纖維的制備及表征[A];2012年全國冶金物理化學學術會議專輯（上冊）[C];2012年

3 馬北越;趙潔;于景坤;莊輝;韓文習;;利用天然原料合成Si基非氧化物材料的研究進展[A];第七屆(2009)中國鋼鐵年會論文集（上）[C];2009年

4 張?zhí)m;趙慶凱;尉繼英;趙璇;;自摻雜型銻氧化物的制備及其對Sr(Ⅱ)的吸附研究[A];中國化學會第29屆學術年會摘要集——第27分會：多孔功能材料[C];2014年

5 徐甲強;劉艷麗;牛新書;;復合氧化物的氣敏特性研究(Ⅰ):復合氧化物的制備[A];第四屆中國功能材料及其應用學術會議論文集[C];2001年

6 王聰;沈容;王天民;;氧化物材料Zr_(1-x)Hf_xW_2O_8各向同性負熱膨脹性能的研究[A];第四屆中國功能材料及其應用學術會議論文集[C];2001年

相關重要報紙文章 前4條

1 記者劉其丕 李曉飛;納米涂覆鈷鋰氧化物材料獲天津市技術創(chuàng)新獎[N];中國有色金屬報;2010年

2 志飛;低溫制備納米非氧化物材料獲成功[N];中國有色金屬報;2002年

3 北京科技大學/洪彥若 孫加林;含碳耐材讓位于非氧化物復合耐材（上）[N];中國冶金報;2003年

4 劉霞;新催化劑可提高人工光合作用效率[N];科技日報;2011年

相關博士學位論文 前10條

1 陳良;釩系氧化物微納結構的制備及其電化學性能研究[D];山東大學;2015年

2 杜云鵬;Pr-Zr氧化物固溶體制備、特性及催化性能研究[D];昆明理工大學;2015年

3 劉方猛;基于穩(wěn)定氧化鋯和復合氧化物敏感電極的全固態(tài)電化學氣體傳感器研究[D];吉林大學;2017年

4 劉兆婷;木材結構分級多孔氧化物制備、表征及其功能特性研究[D];上海交通大學;2008年

5 向興德;錳基層狀富鋰氧化物正極材料的合成、表征及改性研究[D];華南理工大學;2014年

6 張紅霞;銅、鋅氧化物的形貌控制合成及性能研究[D];哈爾濱工程大學;2008年

7 李靜;Tm~(3+)/Yb~(3+)及Ho~(3+)/Yb~(3+)共摻鈧酸鹽氧化物材料發(fā)光性質(zhì)的研究[D];中國科學院研究生院(長春光學精密機械與物理研究所);2014年

8 雷麗文;鈣鈦礦型錳基氧化物的制備、結構及性能研究[D];武漢理工大學;2006年

9 馬雪婧;基于多氧化態(tài)金屬的氧化物的贗電容及其器件[D];蘭州理工大學;2017年

10 張勇;AB_2O_4、ABO_3復合氧化物的合成、表征與性質(zhì)[D];武漢大學;2004年

相關碩士學位論文 前10條

1 張國林;鋱及其氧化物團簇的結構及磁學性質(zhì)的理論研究[D];西南大學;2015年

2 王亮;鈰鑭鋁共生共存復合氧化物的制備及其儲氧性能研究[D];廣西大學;2015年

3 程玉;非水解溶膠—凝膠法制備錫硅、錫鋁復合氧化物[D];山西大學;2015年

4 沙學龍;鐵基氧化物對水體中VIB元素分離特征研究[D];大連理工大學;2015年

5 鄧芬勇;活性復合氧化物電極材料計算的初步探索[D];福州大學;2013年

6 劉鈺如;含釕復合氧化物的結構因素對性能的影響—具有嵌入結構的Ru-Sn氧化物[D];福州大學;2013年

7 陶飛;CeO_2-MnO_x復合氧化物的形貌調(diào)控合成及其對CVOCs催化性能的研究[D];浙江大學;2017年

8 黃晶晶;植物仿生碳/氧化物復合材料制備與光還原性能研究[D];蘇州科技大學;2016年

9 任哲鋒;鋰離子電池硅/鈦—鈮氧化物復合負極材料的制備及電化學性能研究[D];大連海事大學;2016年

10 董朝陽;Mg-Al復合氧化物的結構優(yōu)化及其表面性能研究[D];太原理工大學;2017年

，

本文編號：1743355