基于可见光催化应用的MCM-41的制备与表征文献综述
2020-05-16 20:22:12
文 献 综 述
1.1引言:
介孔分子筛具有均匀的孔道结构,较高的比表面积,良好的吸附和催化性能等优良性能,使其在催化、分离、生化等方面有着广阔前景,尤其是介孔分子筛MCM-41,但其水热稳定性较差、酸性弱、孔径不够大、难以用于大分子反应。研究人员采用扩孔改性、金属改性、杂多酸改性和其它改性等方法对MCM-41介孔分子筛进行改性,以改善其催化性能。[1]TiO2是一种常用的光催
化剂,由于TiO2仅在紫外光区具有光催化活性,因而严重限制了其广泛的应用范围。利用介孔分子筛的高比表面积和银与卤化银复合纳米粒子表面的等离子共振效应[2],促进TiO2的光生电子-空穴对的分离,将TiO2的光响应范围扩大到可见光区。
1.2介孔分子筛MCM-41:
分子筛是一类多孔具有骨架结构的水合硅铝酸盐晶体,具有均匀规则的孔道和排列整齐,内表面极大的空穴。比孔道直径小的物质分子被吸附在空腔内部,而把比孔道大的分子排斥在外,从而使不同大小形状的分子分开,以此起到筛分分子的作用,故称作分子筛。[3]
根据国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)的规定,按孔径大小多孔材料可分为3类:微孔材料(孔径lt;2nm),介孔材料(孔径为2~50nm),大孔材料(孔径gt;50nm)。1992年,美国Mobil公司的科学家Beck等[4]人首次人工合成出一种新的结晶硅酸盐/硅铝酸盐介孔材料M41S系列,开辟了介孔分子筛材料研究的新领域。其中MCM-41以其独特的孔道结构和表面特性,在制备高效催化剂载体和特种材料方面显示出微孔分子筛所不具有的优越性,因此介孔材料的研究和开发对理论研究和实际生产应用均有显著意义。
1.3MCM-41的合成机理:
目前对于介孔结构形成的确切机理尚无定论,比较流行的机理包括”液晶模板机理[5]”,”协同作用机理[6]”,”层状向六方相转变机理[4]”以及电荷匹配理论[7]等。随着对于介孔及其复合材料研究的深入,众多新型模板剂的使用及新型结构被合成出来,上述机理都没有办法解释所有介孔结构形成的过程。基于此,Stucky等[8]提出了具有普遍意义的协同组装作用机理:该机理认为当硅酸盐加入到表面活性剂溶液中后,硅酸盐与表面活性剂胶束之间通过静电吸引、氢键、分子间范德华力等作用力进行协同自组装,无机层的电荷密度随着硅酸盐的缩聚发生变化,导致表面活性剂疏水链紧密堆积,最终转化为有机/无机复合物形成介观结构,这个过程中两相之间的电荷密度的匹配程度对介孔结构的形成有重要影响。
1.4 MCM-41的合成方法: