本文關(guān)鍵詞：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(yīng)中的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：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(jié)構(gòu)的碳質(zhì)材料。因其具有光學特性、半導電性,以及結(jié)構(gòu)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(lǐng)域凸顯出潛在的應(yīng)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(gòu)性質(zhì)有著重要關(guān)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 m2 g-1)和較大的孔體積(0.30 cm3 g-1),這一織構(gòu)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(shè)計和制備成為了催化和材料領(lǐng)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;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(jié)構(gòu)的SBA-15和三維立方結(jié)構(gòu)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 m2 g-1)和較窄的孔徑(4 6 nm),并成功地反向復制了模板的結(jié)構(gòu)。該介孔CND材料是由三均三嗪為結(jié)構(gòu)單元所組成的石墨相材料。由于其豐富的堿性位,在一系列的不同底物參與的Knoevenagel縮合反應(yīng)中,介孔CND材料表現(xiàn)出較高的活性和穩(wěn)定的催化性能�？紤]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�,我們以DCDA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-15負載的CN材料(CND/SBA-15復合物)。結(jié)果表明:CND/SBA-15保留了SBA-15的良好的有序的介孔結(jié)構(gòu)。引入CN材料后,SBA-15的總體堿性增強,FT-IR顯示堿性位來源于CN材料的含氮位點。作為固體堿催化劑,CND/SBA-15復合物易于制備,并且在Knoevenagel縮合以及碳酸乙烯酯(EC)和甲醇(CH3OH)的酯交換反應(yīng)中顯示出更好的催化活性。
【關(guān)鍵詞】：介孔石墨相氮化碳 Knoevenagel縮合 酯交換反應(yīng) 堿催化
【學位授予單位】：常州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：O643.36
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第一章 前言12-34
• 1.1 介孔材料12-20
• 1.1.1 介孔材料的定義12-13
• 1.1.2 介孔材料的分類13-16
• 1.1.3 介孔材料的合成16-20
• 1.2 介孔氮化碳材料20-32
• 1.2.1 氮化碳材料的簡介20-22
• 1.2.2 介孔石墨相氮化碳材料22
• 1.2.3 介孔石墨相氮化碳的合成22-27
• 1.2.4 介孔石墨相氮化碳的應(yīng)用27-32
• 1.3 課題的提出32
• 1.4 課題的研究目的、內(nèi)容及創(chuàng)新點32-34
• 1.4.1 研究目的32-33
• 1.4.2 研究內(nèi)容33
• 1.4.3 創(chuàng)新點33-34
• 第二章 實驗部分34-42
• 2.1 試劑、儀器和實驗所采用氣體34-35
• 2.1.1 主要試劑34-35
• 2.1.2 主要儀器35
• 2.1.3 實驗所采用氣體35
• 2.2 模板劑的制備35-36
• 2.2.1 SBA-15的制備35-36
• 2.2.2 FDU-12的制備36
• 2.3 石墨相氮化碳材料的制備36-37
• 2.3.1 CND-SBA15的制備36-37
• 2.3.2 CND-FDU12的制備37
• 2.3.3 CND-bulk的制備37
• 2.3.4 CND/SBA-15復合物的制備37
• 2.4 催化劑表征方法37-39
• 2.4.1 比表面和孔結(jié)構(gòu)測定37-38
• 2.4.2 X射線衍射（XRD）38
• 2.4.3 小角X射線散射（SAXS）38
• 2.4.4 透射電子顯微鏡分析（TEM）38
• 2.4.5 傅立葉紅外分析（FT-IR）38
• 2.4.6 X射線光電子能譜分析（XPS）38-39
• 2.4.7 程序升溫脫附分析（CO2-TPD）39
• 2.4.8 元素分析（CHN模式）39
• 2.4.9 熱重分析（TG）39
• 2.5 催化劑活性評價39-42
• 2.5.1 催化劑活性評價方法39-40
• 2.5.2 氣相色譜分析條件40-41
• 2.5.3 產(chǎn)物分析方法41-42
• 第三章 以DCDA為前驅(qū)體合成介孔g-CN材料及其在堿催化反應(yīng)中的應(yīng)用42-59
• 3.1 介孔氧化硅模板的理化性質(zhì)及表征43-45
• 3.1.1 N_2吸 脫附分析43-44
• 3.1.2 樣品形貌分析44-45
• 3.2 介孔CND材料的理化性質(zhì)及表征45-55
• 3.2.1 N_2吸 脫附分析45-47
• 3.2.2 XRD和Raman分析47-48
• 3.2.3 SAXS分析48-49
• 3.2.4 TEM分析49
• 3.2.5 使用其他溶劑所得N2吸 脫附分析49-50
• 3.2.6 使用其他溶劑的SAXS分析50-51
• 3.2.7 樣品的產(chǎn)率分析51-52
• 3.2.8 XPS和FT-IR分析52-54
• 3.2.9 CO_2-TPD分析54-55
• 3.3 堿催化活性測試55-58
• 3.3.1 Knoevenagel縮合反應(yīng)55-57
• 3.3.2 EC與CH3OH酯交換合成DMC57-58
• 3.4 本章小結(jié)58-59
• 第四章 SBA-15負載CN材料的合成及其在堿催化反應(yīng)中的應(yīng)用59-72
• 4.1 催化劑的理化性質(zhì)及表征60-68
• 4.1.1 TG分析60-61
• 4.1.2 N_2吸 脫附分析61-62
• 4.1.3 SAXS分析62-63
• 4.1.4 TEM分析63-64
• 4.1.5 FT-IR分析64-65
• 4.1.6 XPS分析65-67
• 4.1.7 CO_2-TPD分析67-68
• 4.2 活性測試68-71
• 4.3 本章小結(jié)71-72
• 第五章 論文總結(jié)72-73
• 參考文獻73-81
• 碩士期間科研成果81-82
• 致謝82

【共引文獻】

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本文編號：404720