介孔无机固体材料的合成_特性和应用前景
介孔材料的结构特点和应用前景
介孔材料的结构特点和应用前景作者：刘扬林段学臣刘淑云来源：《科学与财富》2013年第11期摘要：介孔材料具有良好的热稳定性、较好的水热稳定性、规则外形和巨大的表面积，被广泛应用在各个领域。
文章介绍了介孔材料的分类、结构特点、合成机理和应用前景。
关键词：介孔材料；硅基材料；合成机理；结构特点；应用前景当今世界的新技术革命进行的如火如荼，尤其在新型材料这一方面更是风起云涌，在不断被科学家开发和发现的新型材料中，多孔材料一直被世界各国科学家们广泛关注，由于多孔材料具有多孔结构，而且拥有巨大的表面积，被广泛应用在各个领域。
1 介孔的定义和结构特点最初人们根据材料的吸附功能定义了多孔材料，后来，科学家利用孔的不同来区别多孔材料，根据多孔材料中孔径尺度来分辨，将多孔材料定义三种类型：孔径大小在2nm以下的多孔材料被定义微孔材料；介于2nm与50nm之间的被定义为介孔材料；大于50nm的多孔材料被定义为大孔材料。
常见的多孔材料孔径分布见表1所示。
表1 多孔材料的分类及其实例与经典的微孔分子筛相比，介孔材料具有特殊的优点，不仅拥有相对较大的孔径，同时比表面积和孔壁厚度也表现出众，而且具有更强的稳定性；介孔材料孔道的大小在一定范围内连续可调，可用作纳米级的反应场所。
介孔材料是以表面活性剂作为模板剂，通过乳化或微乳、溶胶--凝胶等化学方法，利用无机物和有机物两者间的界面作用，从而组装生成的无机介孔材料。
介孔材料的主要特征有以下几点：具有规则的孔道结构，在X射线衍射图谱上的低角度方向有强的Bragg衍射峰存在；孔径的分布窄，孔径的大小可以在1. 5～10 nm 之间进行调节；具有极大的比表面积，可以高达1 000 m2/ g；通过把合成条件优化或者经后续处理，介孔材料具有良好的热稳定性和较好的水热稳定性；介孔材料具有规则外形，并且可以在微米尺度内保持高度良好的孔道有序性；在介孔材料的表面富含大量的不饱和基团。
2 介孔材料的分类按照化学组成来对介孔材料进行分类，可分为硅基和非硅基介孔材料两个大的种类。
关于多孔固体(介孔)的介绍
一、一些关于多孔材料研究方面的背景及我们材料的合成、结构和优势根据国际纯粹与应用化学联合协会( IUPAC)的定义，多孔材料划分为微孔（孔径< 2 nm）材料、介孔（孔径在2－50 nm）材料和大孔（孔径> 50 nm）材料。
多孔材料的发展有个过程：（1）微孔是重要的催化和吸附材料，传统的沸石分子筛属于微孔材料，微孔分子筛材料在各种有机反应中可作为酸催化剂、碱催化剂和氧化还原催化剂，已广泛应用于各种石化工业中。
换句话说微孔已经有相当长的研究和应用历史，现在也有许多新研究、新结构材料在开发；（2）由于微孔分子筛材料孔径尺寸小于2 nm，一些大分子的物质不能进入其孔腔发生反应或在孔腔内产生的大分子不能快速逸出，从而大大地限制了其对有机大分子的催化与吸附等方面的应用范围。
近年来，多孔材料领域发展的一个重要方向正向比微孔材料孔径增大的介孔材料方向转变。
有序化的介孔材料是在20世纪90年代发展起来的一类新型分子筛，十多年来，有序介孔材料的研究以及相关的延伸领域得到了飞速的发展。
但其标志性的工作是1992年由美国的Mobil公司的科学家首次在Nature杂志上报道的采用烷基季铵盐（十六烷基三甲基溴化铵）型表面活性剂为模板，合成出孔道直径范围为2~10 nm的有序介孔材料，在化学和材料科学界引起了极大的反响，标志着介孔材料的真正诞生。
这是沸石分子筛合成史上的又一次重大突破，也是材料合成史上的一次飞跃。
他们成功地开发出一类有序介孔材料，称之为M41S系列(MCM-41、MCM-48、MCM-50)介孔分子筛材料。
M4lS系列材料具有规整的介孔结构。
孔径根据合成条件的不同可以在2~5 nm之间调节，按有序孔道的形状可分为六方有序孔道排列的MCM-41、立方有序孔道排列的MCM-48和层状排列的MCM-50[2,3]。
其结构如图1.1。
图1.1 M41S系列介孔材料结构简图Fig. 1.1 Illustrations of mesoporous M41S materials从图1.1可以看出，MCM-41具有六方对称性的二维孔道排列，MCM-48具有三维螺旋交叉孔道，MCM-50具有层状结构（不稳定、无实用价值）。
介孔材料制备技术及其应用
介孔材料制备技术及其应用随着现代科学技术的不断进步，各种高级功能材料应用的广泛开发和研究促进了各个领域的发展。
其中，介孔材料作为一种新型磷酸盐材料，其具有孔径分布广、孔体积大、表面积大、结构调控性好、表面活性特别强等显著特点。
介孔材料的这些特性决定了它在多个领域的应用前景。
本文旨在介绍介孔材料制备技术、材料结构及其在催化、吸附等方面的应用。
一、介孔材料的制备技术1. 模板法模板法是制备介孔材料的经典方法。
在该方法中，通过将表面活性剂（或无机分子）作为介孔材料的模板来制作出介孔材料。
这些模板可以穿过孔道进入介孔材料的基质，并在介孔材料中形成无定型的孔洞结构。
在制备过程中，表面活性剂与一种含有硅和有机溶剂的混合物一起经过水解和缩合等反应最终生成介孔材料。
2. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法顾名思义，是由溶胶团簇到凝胶的一个过程，是无机化合物制备介孔材料的方法之一。
在制备介孔材料中，凝胶通常是由硅酸四酯水解制得，可被进一步热处理来获得介孔材料。
通过控制溶胶-凝胶法获得的碳氢比，可以控制介孔材料的孔径和孔长径之比。
3. 溶剂热法溶剂热法是介孔材料制备的另一种方法。
在这种方法中，先制备出高温的液晶相（Lyotrope phase），然后将材料冷却到室温，从而形成介孔材料。
虽然溶剂热法制备的介孔材料中孔径分布较广，但是与模板法相比，其制备过程要简单、操作较方便。
因此，该方法仍被广泛应用在实际生产中。
二、介孔材料的结构介孔材料具有大的比表面积和高的孔径结构，在不同的材料结构和性质方面都得到了广泛的研究。
在介孔材料中，孔直径分布在2-50纳米之间；孔壁厚度约为数纳米到数十纳米之间。
由于介孔材料中孔道的大小和分布是可以调控的，在制备过程中可以控制介孔材料的结构和性能。
三、介孔材料的应用1. 催化材料介孔材料可以作为催化剂的载体。
在催化过程中，排气中的反应产物通过介孔材料中的孔道进行扩散，从而得到更高的反应效率。
种类繁多的催化剂都可以使用介孔材料作为载体，如铜、钼、铂、钴等。
介孔材料的应用
介孔材料的应用
介孔材料是一种具有高度有序孔道结构的材料，其孔径在2-50纳米之间。
由于其独特的结构特点，介孔材料在多个领域具有广泛的应用前景。
本文将就介孔材料在催化、吸附、药物输送等方面的应用进行探讨。
介孔材料在催化领域有着重要的应用。
介孔材料具有大量的孔道结构，能够提供更多的活性表面积，增加催化反应的效率。
此外，介孔材料的孔径大小可调，可以用于不同尺寸的反应物分子。
这使得介孔材料在催化反应中具有更好的选择性和活性，有望取代传统的催化剂，成为未来催化领域的重要候选材料。
介孔材料在吸附领域也有着广泛的应用。
介孔材料具有高度有序的孔道结构，可提供大量的吸附位点，具有较大的吸附容量和高速的吸附速率。
这使得介孔材料在气体分离、水处理和废水处理等领域有着重要的应用前景。
例如，介孔材料可以用于去除水中的重金属离子、有机污染物等，具有较好的吸附性能和再生性能。
介孔材料还可以应用于药物输送领域。
介孔材料具有可调控的孔径大小和表面性质，可以用于载药和控释药物。
介孔材料可以将药物载入其孔道中，保护药物不被分解和降解，延长药物的血药浓度和作用时间，提高药物的生物利用度。
因此，介孔材料在药物输送系统中有着广阔的应用前景，可以被用于治疗癌症、炎症和感染等疾
病。
介孔材料具有广泛的应用前景，在催化、吸附和药物输送等领域都有着重要的应用价值。
随着材料科学的不断发展和进步，介孔材料的结构设计和功能化将会得到进一步的优化和完善，为其在各个领域的应用提供更加广阔的空间。
相信未来介孔材料将会成为材料科学领域的研究热点，为人类社会的发展和进步做出更大的贡献。
介孔材料的制备及应用研究
介孔材料的制备及应用研究近年来，介孔材料因其独特的孔结构和良好的表面活性，受到了广泛的关注和研究。
介孔材料具有比传统多孔材料更小的孔径、更高的孔隙度和更大的比表面积，这使得它们在化学、环境、材料等多个领域具有广泛的应用前景。
一、介孔材料的制备方法1. 模板法模板法是介孔材料制备中最为常用的方法之一。
该方法利用有机模板剂在介孔材料的制备过程中发挥引导孔道的作用，进而控制介孔材料的孔径和孔壁厚度。
有机模板剂包括软模板剂和硬模板剂，其中软模板剂如十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）、十二烷基硫酸钠（SDS）等，硬模板剂如胆甾烷和二甲基环己基胺等。
模板法简单易行，制备过程中使用的原料易得，但该方法需要考虑到模板剂的挥发和提取问题，同时，模板的选择对孔径和孔壁厚度也有较大影响。
2. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是介孔材料制备中另一种常用方法。
它利用一些化学反应前驱体和溶剂相互作用形成凝胶，经干燥和煅烧后得到介孔材料。
通常，硅酸乙酯（TEOS）是最常用的前驱体，而酒精、水等是常用的溶剂。
该方法制备的介孔材料孔径较小，孔分布均匀，孔径分布范围较窄，但该法制备过程需要较长时间，而且其机理尚不十分清楚。
3. 氧化还原法氧化还原法是利用还原剂在溶液中还原过渡金属或金属氧化物形成纳米粒子，然后以介孔模板得到具有高比表面积和介孔结构的材料。
该方法不仅可以控制孔径大小，还可以调节介孔材料的结构和形貌。
二、介孔材料的应用研究1. 催化剂介孔材料在催化剂领域有着广泛的应用。
由于较大的表面积和孔隙度，介孔材料具有很高的催化活性和选择性。
此外，利用模板法或其他方法可以制备出形貌不同、孔径分布不同的介孔材料，这也可以实现对催化反应的精确控制。
目前，介孔材料在汽车催化转化器、有机反应催化剂等方面得到了广泛应用。
2. 环境污染治理介孔材料在环境污染治理中也有着潜在的应用。
例如，利用介孔材料制备吸附材料，可以有效去除水、空气或土壤中的污染物质。
介孔材料的结构特点和应用前景
介孔材料的结构特点和应用前景作者：刘扬林段学臣刘淑云来源：《科学与财富》2013年第11期摘要：介孔材料具有良好的热稳定性、较好的水热稳定性、规则外形和巨大的表面积，被广泛应用在各个领域。
文章介绍了介孔材料的分类、结构特点、合成机理和应用前景。
关键词：介孔材料；硅基材料；合成机理；结构特点；应用前景当今世界的新技术革命进行的如火如荼，尤其在新型材料这一方面更是风起云涌，在不断被科学家开发和发现的新型材料中，多孔材料一直被世界各国科学家们广泛关注，由于多孔材料具有多孔结构，而且拥有巨大的表面积，被广泛应用在各个领域。
1 介孔的定义和结构特点最初人们根据材料的吸附功能定义了多孔材料，后来，科学家利用孔的不同来区别多孔材料，根据多孔材料中孔径尺度来分辨，将多孔材料定义三种类型：孔径大小在2nm以下的多孔材料被定义微孔材料；介于2nm与50nm之间的被定义为介孔材料；大于50nm的多孔材料被定义为大孔材料。
常见的多孔材料孔径分布见表1所示。
表1 多孔材料的分类及其实例与经典的微孔分子筛相比，介孔材料具有特殊的优点，不仅拥有相对较大的孔径，同时比表面积和孔壁厚度也表现出众，而且具有更强的稳定性；介孔材料孔道的大小在一定范围内连续可调，可用作纳米级的反应场所。
介孔材料是以表面活性剂作为模板剂，通过乳化或微乳、溶胶--凝胶等化学方法，利用无机物和有机物两者间的界面作用，从而组装生成的无机介孔材料。
介孔材料的主要特征有以下几点：具有规则的孔道结构，在X射线衍射图谱上的低角度方向有强的Bragg衍射峰存在；孔径的分布窄，孔径的大小可以在1. 5～10 nm 之间进行调节；具有极大的比表面积，可以高达1 000 m2/ g；通过把合成条件优化或者经后续处理，介孔材料具有良好的热稳定性和较好的水热稳定性；介孔材料具有规则外形，并且可以在微米尺度内保持高度良好的孔道有序性；在介孔材料的表面富含大量的不饱和基团。
2 介孔材料的分类按照化学组成来对介孔材料进行分类，可分为硅基和非硅基介孔材料两个大的种类。
无机固体材料的合成和应用
无机固体材料的合成和应用无机固体材料是一类可以在室温下保持固态的化合物或元素。
与有机材料不同，无机固体材料通常具有更高的硬度、熔点和化学稳定性。
因此，它们广泛应用于许多领域，例如电子、能源、医药、材料和环境科学。
本文将探讨无机固体材料的合成方法和应用前景。
一、无机固体材料的合成方法1、溶剂热法溶剂热法是通过在高温高压下在反应溶液中形成合成物的方法。
在这种方法中，反应生成的化合物没有机会颗粒化，从而在合成过程中保持单晶体的形态。
溶剂热合成的材料通常具有优异的结晶品质和比表面积，因此广泛应用于电池、催化剂和传感器等领域。
2、高温固相法高温固态法是一种在高温下将粉末反应物相互作用，生成需要的化合物或单晶体。
该方法的反应物通常通过混合化学方法预处理。
高温固相法具有良好的可控性和可重复性，可用于合成大量的无机固态材料。
3、凝胶法凝胶法是通过在溶液中形成凝胶来合成无机固态材料。
溶液中的凝胶形成的机制通常涉及溶液温度和PH值的改变以及由胶体粒子形成的连通网络的膨胀。
一些使用凝胶法合成的材料具有较高的比表面积和孔隙度，具有良好的吸附催化性质和导电性。
二、无机固体材料的应用前景1、电子领域无机固体材料在电子领域中有着广泛的应用。
例如，有机发光二极管（OLED）能够使用铂金属配合物和铜（Ⅰ）等无机材料来替代含有有毒元素的有机发光材料。
除此之外，氧化物半导体材料，例如氧化锌、氧化铟锡和氧化镁等，用于制造场效应晶体管和光电器件等。
2、能源领域无机固体材料在能源领域中有重要的地位。
例如，氧化锂铁（LiFePO4）和氧化钴铝（LiCoO2）等无机电极材料在锂离子电池中广泛应用。
此外，无机固体材料也可以用于太阳能电池、燃料电池和超级电容器等能源设备。
3、医药领域无机固体材料在医药领域中也有着重要的应用。
例如，二氧化钛和氧化锌等无机材料在疗法和诊断学中都有广泛的应用。
这些材料可用于制造石墨烯氧化物照射剂、纳米药物递送系统和生物传感器等。
介孔材料的应用
介孔材料的应用
介孔材料是一种具有特殊孔径大小的材料，其孔径大小在2-50纳米之间，具有高度有序的孔道结构和大的比表面积。
这种材料具有许多优异的性质，如高度有序的孔道结构、大的比表面积、高度可控的孔径大小和形状等，因此在许多领域都有广泛的应用。
在催化领域，介孔材料可以作为催化剂的载体，提高催化剂的活性和选择性。
由于介孔材料具有大的比表面积和高度有序的孔道结构，可以提高催化剂的分散度和稳定性，从而提高催化剂的活性和选择性。
此外，介孔材料还可以用于催化剂的再生和回收，减少催化剂的浪费和环境污染。
在吸附分离领域，介孔材料可以作为吸附剂和分离剂，用于分离和纯化化学品、生物制品和环境污染物等。
由于介孔材料具有高度可控的孔径大小和形状，可以选择性地吸附和分离不同大小和形状的分子和颗粒。
此外，介孔材料还可以用于水处理和空气净化，去除水中的重金属和有机污染物，以及去除空气中的有害气体和颗粒物。
在能源领域，介孔材料可以作为电极材料和储能材料，用于制备高性能的电池和超级电容器。
由于介孔材料具有大的比表面积和高度有序的孔道结构，可以提高电极材料的电化学活性和储能性能。
此外，介孔材料还可以用于太阳能电池和燃料电池，提高能量转换效率和稳定性。
介孔材料具有广泛的应用前景，在催化、吸附分离、能源等领域都有重要的应用价值。
随着科技的不断发展和创新，介孔材料的应用前景将会更加广阔。
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荷, 而这个负电荷被层间的抗衡阳离子所补偿。
在天然粘土中抗衡阳离子常为碱金属或碱土金
属离子。天然粘土由于各层所含的净负电荷相
当小, 因此可以吸水溶胀, 溶胀后层间的阳离子
可与较大的作为 柱撑体的齐聚阳离子进行交
换。常见的齐聚阳离子有 Keggin 结构的铝阳离
子[ Al13O4 ( OH ) 24( H2 O) 12] 7+ ( 即 Al13 ) [ 3] 或锆阳
第3期
吴 越等: 介孔无机固体材料的合成、特性和应用前景
·21 5·
磷酸盐酸性层间的典型物质为有机胺[ 10] 。由这 个方法制得的孔性物质, 孔的直径分布相对较 宽, 一般在1. 0～3. 0nm 内。若柱撑体已直接和 有 机胺 官能 团相 连接, 如 ( H2 NCH 2CH2CH2 ) 8 [ Si8 O12] , 就能直接进行嵌入。这时充满层间域 的有机部分可通过灼烧去掉, 从而生成具有层 间孔状结构的介孔材料。
据 Si/ Al 和表面 活性 1. 5～10. 0 产品主要为立方
剂/ Si 的 不 同, 可 合
六面 体 结构, 其
成 MC M-41, MCM -
它有 些 为立 方,
22, MC M-36, MCM -
层状及立方八面
48 和 M CM-49 等 不
体结构
同类型的介孔材料
800～1100 酸 催化 剂, 吸 附 剂及 催化 剂 载 体, 同晶 取 代 后 可作氧化还原催 化剂
由于这些介孔是在非控制条件下产生的, 因而
孔的形状无法规整化, 有时孔径会变得很窄。
1. 1. 2 阴离子交换法
水镁石是典型的层状双氢氧化物( Layered
Double Hydroxides, 简称 LDH s) , 这类化合物
称为水滑石( Hydrot alcit e) 。在水镁石中各层垂 直方向上的原子, 有以下排列顺序 OH - MgOH - OH - Mg- OH。[ Mg( OH ) 2] n 层是中性 的, 当 一些 二价 的 Mg2+ 离 子被 三价离 子, 如 A l3+ 取代后, 和天然粘土不同, 其整体结构将带 有一个净的正电荷。该正电荷将为层间的阴离 子( 常为 CO23- 或 OH- ) 所补偿。这种存在于层 内的阴离子可和尺寸较大的阴离子( 如杂多阴 离子) 交换, 制得孔径较大的新的固体无机物。
对于具有层状结构的复合氧化物和硅酸盐 ( 例 如 Na2Si8O17 õ nH2O; Na2Si14 O29 õ nH2O; NaHSi2O5õ3H2O) 要先 进行酸 处理, 然后 再用 有机胺将层状前体撑起, 最后将柱撑体引入( 见 图3) 。所得产品在高温下焙烧, 可制得介孔柱撑 无机固体材料。
如: Al 13和 Zr4聚合 阳离 1. 0～2. 0 层状结构 子柱撑介孔材料
如: 硅酸 盐及杂 多阴 离 1. 0～2. 0 层状结构 子柱撑介孔材料
如: 聚合 二氧化 硅柱 撑 1. 0～3. 5 层状结构 K Ca 2 N b3 O 10
100～300 催化剂及催化剂 载体
100～300 催化剂及催化剂 载体
图1 不同孔径的无机固体材料
第3期
吴 越等: 介孔无机固体材料的合成、特性和应用前景
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种介孔材料的合成、特性和应用前景。 1. 1 柱撑层状介孔无机固体材料
用水热合成法 合成类沸石化 合物的过程 中, 物质聚集形成孔状材料时必须从溶液或凝 胶开始。与此相比, 在合成柱撑材料时, 前体化 合物固有的层为 制备孔结构提供了极大的方 便。只要将层状固体用“柱撑体”( Pillar) 把“层” 进一步支撑开来就可以了。例如, 在一些粘土矿 物质的层间引人柱撑体即可制得一系列介孔材
多年来无机化 学家在分子筛 合成的基础 上, 致力于孔径较大的孔性无机固体材料的研 究和开发。近年来取得了突破性进展。合成了一 系列介孔( 2. 0～50. 0nm) 材料( 见表1) , 为解决 上述问题提供了新的希望。本文将介绍这方面 的进展情况。
1 介孔固体材料的合成
据国际纯粹和应用化学联合会( IUP AC) 对无机孔性材料的分类[ 1] ( 见图1) , 通常把一些 孔径大于50. 0nm 的固 体( 如多孔凝胶与 多孔 玻璃) 定 义为 大孔材 料, 而 把孔 径位 于2. 0～ 50. 0nm 之间的固体定义为 介孔材料。孔 径均 匀分布的介孔材料的合成与微孔固体材料的合 成相比, 原来认为要困难得多, 但是, 由于这个 领域内研究人员的不懈努力, 目前已有两种较 为简单可行的合成方法: 一种是众所周知的柱 撑法, 另一种是在水热合成法用来合成介孔材 料的过程中发展起来的。由于前者已有许多文 献[ 2] 和总结, 这里只扼要介绍。而重点介绍后一
时, 一般可采用阳离子交换、阴离子交换及柱撑
体嵌入三种方法。
1. 1. 1 阳离子交换法
天然粘土是由两层成四面体配位的原子绕
一层成八面体配位的原子而得的片状硅酸盐。 整 个结 构由 于 Al3+ 或 Fe3+ 取 代 四面 体 中的 Si4+ , 或 者由 于 Fe2+ 、Mg2+ 取 代八 面 体 中 的 Al3+ , Li+ 取代 Mg2+ 的 关系, 带有一 个净负电
离子[
Zr
(
OH
)
2(
H2
O)
4]
8+ 4
(
即
Zr
可由相应的金属
离 子溶 液制得 。经 过交 换的 粘土 在高 温如5 00℃
下焙烧, 使柱撑体脱水, 即可在柱撑体与各层间
形成稳定的连接, 制成孔性柱撑材料。
由用此法制得的材料的孔径分布( 见图1)
可知, 大多数孔在微孔区间( 1. 0～2. 0nm) , 但
100～1000 光催化剂及催化 剂载 体和 发 光 材料
·214·
石 油 化 工
1 99 8年第2 7卷
当然实际的化学过程并非如此简单。目前
已有三种主要的层状材料可用于制取介孔固体
材料。它们分别为天然蒙脱土, 层状双氢氧化物
以及四价金属的磷酸盐和有机磷酸盐。根据这
些层结构材料的化学本质制备柱撑型固体材料
诸如分子筛和相关材料合成以及材料科学、催 化等领域内的科学家们的关注。在短短的时间
里, 在催化、分离及材料等领域内已出现了许多 有关应用这类新材料的报道[ 15] 。
利用透射电子 显微镜( T EM) 可以很容易 地观察到 MCM-41的孔。专利[ 16] 中的 TEM 图像所描述的是在孔 径为5. 0nm 的 MCM-41 物质中, 孔的大小和分布图, 如图4( c) 所示。
·212·
进展与述评
石 油 化 工
1 99 8年第2 7卷
介孔无机固体材料的合成、特性和应用前景
吴 越 刘持标
( 中国科学院长春应用化学研究所, 长春 130022)
Wu Yue a nd Li u Chibia o
( Changch un Ins t it ut e of Applied Chem ist ry, CAS, Changchu n 130022)
水滑石类化合物可由多种不同的二价与三 价离子 ( 如 Fe2+ 、Ni2+ 、Zn2+ 、Cr3+ 、Fe3+ ) 组 合 制得, 而且二价离子与三价离子的比例也可在 很大范围内变化。典型的水滑石例子为 Mg6 Al2 ( OH) 16 ] CO3 õ4H2O。水滑石类化合物最重要的 特性是可进行阴离子交换, 因此称为阴离子粘 土[ 4] 。大多数具有离子交换活性的无机化合物 均为阳离子交换物质[ 5] , 因而在此领域中具有 阴离子交换活性的水滑石类化合物十分重要。
虽然已有人阐明 LDHs 的成柱化过程, 但从化 学角度看, 仍处于初始阶段。然而, 由粘土的阳 离子交换到水滑石类化合物的阴离子交换成柱
法的扩展, 前景十分诱人。与硅铝酸盐相比, 氢 氧化物的热稳定性较差。在粘土可稳定存在的 情况下焙烧水滑石类化合物时, 将会使水滑石 类化合物变成无定形固体。令人感兴趣的是水
关键词 M 41S FSM 柱撑 介孔分子筛 液晶机理
沸石分子筛被用作催化剂认为是催化领域 的一次革命, 这是因为在石油炼制工业中, 生产 量大的许多催化加工过程, 如催化裂化, 催化重 整, 加氢裂化等。由于使用了沸石催化剂, 都有 了新的突破; ZSM 型沸石在烃类的催化降凝、 异构化、歧化、芳构化等方面的广泛应用, 以及 随之而来的其它各种类型微孔分子筛的开发和 应用, 给众多的石油催化工艺注入了新的活力。 这些微孔类( 0. 3～1. 0nm) 分子筛之所以在吸 附、分离以及择形催化方面具有如此特殊的功 能, 在于它们的晶体内部一般有均匀的孔道相 通, 并具有很大的内表面积以及较强的酸性等 特点。尽管如此, 由于在众多的催化加工中, 常 常还会遇到一些 较大分子的加工问题。例如, ( 1) 重质油的催化裂化; ( 2) 大分子物质的吸附 分离; ( 3) 大环状配合物的固载等。显然, 现有的 一些微孔分子筛就不能满足要求了。因此, 急需 解决超大孔分子 筛或者介孔固体材料的制备 问题。
滑石类所具有的“记忆”功能, 即焙烧后双氢氧 化物层结构在相应的阴离子存在下又能重新恢
复。利用这一性质, 可制成新的柱撑材料。 1. 1. 3 柱撑体嵌入法
这是适用于以四价金属的层状磷酸盐[ 6, 7] M ( HP O4) 2 õnH2O ( M = T i、Zr、Sn) , 复合 氧化 物[ 8] 和层状硅酸[ 9] 为起始原料的方法。在四价
料( 见图2) 。
图2 柱撑介孔材料的形成机制
分 类 主要组成 沸石类介孔材料
表1 最新开发的一些介孔( 孔径2. 0～50. 0n m) 材料