1 引言

1992年Mobil公司的Beck等^[1,2]首次成功合成了M41S系列分子筛，在沸石和催化界引起了极大的关注。MCM-41介孔分子筛是其中之一，它具有六万有序排列的单一孔道结构，孔径可在1.5nm~10nm范围内调变，吸附能力强，热稳定性好。MCM-41特殊的大孔结构，为有机大分子参与反应提供了有利的空间构型和选择活性中心。但由于MCM-41分子筛存在热和水热稳定性差的不利因素使其工业应用受到限制，因此稳定性问题的解决是其是否能工业化的关键，相应的MCM-41分子筛稳定性的改进研究备受关注。刘从华等^[3]发现孔墙厚度是衡量MCM-41分子筛热和水稳定性的重要参数，因此人们希望通过增大孔墙厚度来提高分子筛得热和水热稳定性。时期多孔无机固体材料被广泛地应用在吸附剂、非均相催化剂、各类载体和离子交换剂等领域，空旷结构和巨大的表面积加强了它们的催化和吸附能力具体的调制手段有三种：a.通过改变表面活性剂的脂肪链的长度调节孔径大小；b.通过在晶化反应中添加辅助有机分子调节；c.通过水热后处理对孔径重整扩大处理。由于MCM-41分子筛具有较大的比表面积(gt;1000m²／g)和较高的吸附容量(gt;0.7mL／g)，因而它对芳烃烷基化及烯烃齐聚等反应，特别是对渣油的裂化反应具有独特的催化性能，同时也可用作高效吸附剂^[4]。而纳米钛催化剂在光催化方面的应用也非常光法。

2 MCM-41简介

MCM-41的孔道直径一般位于1.5～10nm之间，其BET表面积超过700 m²／g。具有良好的吸附性能。MCM-41的氮吸附等温线属于BDDT IV型^[5]在相对压力 p/p₀从0～0.4时，吸附量呈直线增加；而当p/p₀为0.4～0.5时．则急剧增加，以后变为平坦，可认为随p/p₀增加，吸附在孔壁上经历了单分子层到多分子层．而后进行了毛细管凝聚。高雄厚等^[6]利用新型中孔材料，对其进行化学改性之后．将强的物理吸附作用和化学活性结合起来，克服了传统物理吸附不完全的弱点．实验结果表明，与传统的煤油脱色剂天然白土、X型分子筛、Y型分子筛和活性炭等相比，改性的MCM-41分子筛显示出非常优异的煤油脱色性能,具有用量少、脱色快、尤其在空气中550℃焙烧5 h进行再生处理，效果较好。这充分说明了MCM-41的吸附性能良好且可重复使用。

MCM-41特有的太孔结构给渣油大分子的催化裂化提供了可能性。目前国内高雄厚等^[7]初步利用合成的MCM-41制成FCC助催化剂，在小型固定流化床装置对其性能进行了评定。在普通的工业产品LC-7催化剂中掺人一定比例的MCM-41助催化剂，能有效地提高渣油催化裂化的丙烯、丁烯以及汽油、柴油的产品收率，降低生焦量，这主要是由于直径较大的渣油分子可以进人MCM-41孔道的内部进行择形催化．裂化生成的中间产物如汽油和柴油分子容易尽快脱离主体孔道，在一定程度上抑制二次裂化反应的发生．所以汽油和柴油产率有所增加．且有利于提高汽油产量．焦炭量下降，因此MCM-41在重油的裂化过程中，已显示出良好的反应性能．有望成为今后重油裂解催化剂的主要活性组分。

MCM-41具有高比表面积，规整的一维孔道，是理想的大分子反应催化剂载体，崔竣等^[8]研究评价了MCM-41和NaY载Ni、Mo的噻吩加氢脱硫活性，结果显示，MoO₃／MCM-41催化剂的加氢脱硫活性随MoO₃含量增加而提高，且比MoO₃／NaY 催化剂要高得多。NiO／MCM-41催化剂在NiO 的质量含量低于6.0％时活性随含量增加而提高，进一步增加NiO含量则活性趋于下降，因为处于分散相的NiO减少。NiO／MCM-41催化剂的活性比NiO／NaY低，但比MoO₃／MCM 低，综上所述MCM-41确实是一种比较理想的催化剂载体，但制备这类催化剂时必须特别注意活性相的分散状况，因为孔道堵塞对具有一维孔道结构的催化剂的影响是不容忽视的。

3 MCM-41的有机功能化

为了扩展介孔分子筛MCM-41的应用范围，对介孔表面进行有机功能化的修饰是一条改善其原有物理和化学性质的重要途径。有机功能化介孔分子筛MCM-41具有MCM-41和其所搭载的有机基团的协同特性，这种协同特性通常优于单独的MCM-41或有机基团的性质在这些有机无机复合材科中，无机硅组分为材科提供了机械、结构或热稳定性，而有机组分为材料带来了所希望的表面特性。一般后嫁接处理法：Jaroniec等^[9]采用有机硅烷，如三甲基氯硅烷、丁基二甲基氯硅烷、辛基二甲基氯硅烷、聚3-氨基丙基硅烷和丁基硅烷等，来修饰具有5nm孔径的MCM-41．他们发现：(1)有机基团在MCM-41表面的浓度在2.5～3.0umol／m²之间；(2)当所搭载的有机基团体积变大时，材料的孔径变小；(3)后嫁接处理过程没有破坏原来MCM-41的结构有序度；(4)有机-无机复合材料的表面亲水性与所搭载的有机基团密切相关．在采用三甲基氯硅烷修饰MCM-41后，Zhao和Lu发现在其他实验条件相同的情况下，有机基团在材料表面的覆盖率随原MCM-41预脱气温度的升高从30％线形升高到85％。他们进一步指出对于采用溶剂萃取去除模板剂的MCM-41，最佳的预脱气温度在400~450℃之间：预脱气温度过低时有相当一部分的硅羟基将仍为水合状态，不能发生硅烷化作用；过高的脱气温度则会导致硅羟基的相互缩聚，造成硅羟基数目的减少^[10]。Lira和Stein发现在采用后嫁接处理法制备的乙烯基功能化的MCM-41，大部分的乙烯基分布在材料颗粒的外表面和材料介孔的孔口处^[11]。择位后嫁接处理法:Lim和Stein研究发现，在采用后嫁接处理法对介孔分子筛MCM-41进行表面有机功能化时，由于位阻的原因，相对于材料介孔孔道内表面的硅羟基，存在于材料颗粒外表面和接近介孔孔道孔口的硅羟基，更容易发生硅烷化反应^[24]。，Shephard等^[12]将二苯基二氯硅烷与焙烧后的MCM-41反应屏蔽掉MCM-41外表面的硅羟基，接着用3-氨基丙基三甲氧基硅烷与所得材料反应将3-氨基丙基嫁接到材料孔道的内表面上，随后借助氨基与钌化合物之间的反应将钌化合物负载上双功能化的MCM-41。De Juan等^[13]则是将未脱去模板剂的MCM-41先与三甲基氯硅烷反应以钝化材料外表面的硅羟基，再通过溶剂萃取的方法去掉所得材料孔道中的模板剂后，将苯基丙基二甲基嫁接到了材料的孔道内表面。

4 环氧化合物的开环反应

环氧化合物在碱的作用下，尤其是在手性胺锂碱的催化下易发生β-位的去质子化反应，进而消除生成不饱和的光活性醇类化合物具有良好的化学收率与较高的对映选择性。