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介孔材料的合成方法

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一般来说,介孔分子筛材料是构成分子筛骨架的无机物种在溶剂相中,在表面活性剂的模板作用下通过超分子自组装而形成的一类有序多孔材料。最常用的合成方法为水热合成法,其他的如室温合成、微波合成、湿胶焙烧法、相转变法及在非水体系中的合成也有一些报道圈。选择无机物种的主要理论依据是sol-gel化学,即原料的水解和缩聚速度相当,且经过水热过程等处理后提高其缩聚程度。根据目标介孔材料的骨架组成,无机物种可以是直接加入的无机盐,也可以是水解后可以产生无机低聚体的有机金属氧化物,如Si(OEt)4、Al(i-OPr)3等。

用于合成介孔分子筛材料的表面活性剂有很多种,但根据亲水基电性质的不同,大致可分为以下四类:①阴离子型,具有带负电的极性基因;②阳离子型,具有带正电的极性基因;③非离子型,极性基团不带电;④两性型,带两个亲水基团,一个正电,一个负电,如三甲基胺乙内醋CAPB(一端是带正电的四元胺基、另一端是带负电的梭基)等。一表面活性剂的极性头与无机物种之间的界面组装作用力是不同合成体系中形成介孔分子筛的一个共同点。合成路线的多样化可以通过改变两相界面作用力的类型(如静电作用、氢键作用或配位作用)或调变其大小(如调变胶束表面电荷密度一可以调节两相静电引力大小;调变反应温度可以调节氢键作用力大小)来实现。不同的无机物种和表面活性剂在不同的组装作用下可形成特定的合成体系,组装成具有不同结构、形貌和孔径大小的介孔分子筛材料。