具有高比表面的介孔Co－SiO2微球的合成与表征.pdfVIP

Vo1．23 高等 学校 化 学 学报 NO．8 2 0 0 2年 8月 CHEMICAI，jOURNAI OF CHINESE UNIVERSI FIES 1．166～ 1 l69 具有高比表面的介孑L Co—SiO2 微球的合成与表征 张 萍，刘云凌，白 妮，付云龙，李守贵，孟祥举，丁 红，庞文琴 (吉林大学无机合成与制备化学国家重点实验室．长春 l 30023) 摘要 在碱性条件下．利用十六烷基三f11基溴化铵(CTAB)为结构导向剂．以含氨基有机硅烷与过渡金属离 子Co(Ⅱ)形成的配合物Co(Ⅲ)一APTMOS为金属离子前驱体．合成了含金属元素钴的介孑L(70一SiO。微球． 运用XRD．TEM 以及N 一吸附等技术对所制备的产物进行了表征．结果表明．产物为具有高比表面、孑L道 无序的介孑L微球．同时阐述了金属离子以配合物(70一APTMOS形式加入反应体系的优越性． 关键词 介孔Co—SiO 微球；金属离子一氨基有机硅烷配合物；室温合成 中图分类号 0614 文献标识码 A 文章编号 0251—0790(2002)08—1466—04 1992年美国Mobil公司报道了M41S系列介孑L分子筛 的合成。该类分子筛独特的结构特点—— 孔径较大且可调变，比表面高，为较大分子的吸附和催化提供了良好的主体材料[2。]，并为具有光、 电、磁及传感等性能材料的组装提供了可能 ．近期，Zhao等 ]报道了更具工业化前景的SBA一15 介孔材料的研究工作． 与ZSM一5，X，Y等具有规则晶体形貌的传统沸石分子筛不同，介孑L分子筛在不同的合成条件下 可以生成介孑L膜 、纤维Eio,11]、微球 ～ 及类似贝壳、海螺m]、珊瑚[19 等特殊形貌的产物．其中，介 孑L膜、纤维和球由于自身尺寸较大，在实际操作中具有较强的“可操作性”，因此在组装和应用等方面 可发挥较大作用． 1997年Huo等 报道了透明的毫米级硬质介孔二氧化硅微球的合成，其结构特点是高比表面， 部分孑L道区域呈现MCM一41六方结构，但大部分为无序分布．在目前报道的球形介孑L分子筛中，Huo 等报道的介孑L微球直径最大(可达 2 mm)，其余报道的具备微球形态的介孑L化合物均为微米尺 寸 ．与粉末形态的介孑L分子筛相比，这种介孑L微球具有良好的“可操作性”和“易于分离的特点”， 在实际应用中可使操作过程简单化．然而，由于介孑L微球的组分为SiO ，无催化活性，因此，将具有催 化活性的过渡金属元素引入介孔SiO。微球中，对其在吸附和催化等方面的研究具有重要意义[2 ．到目 前为止，具有球体形貌的介孑L分子筛研究的报道不多[12叫 ，而含过渡金属元素且直径为毫米量级的介 孑L微球尚未见报道．本文以含氨基有机硅烷与过渡金属离子Co(Ⅱ)形成的配合物Co(Ⅲ)一APTMOS 为金属离子前驱体，成功地合成了含过渡金属元素Co的具有高比表面的毫米级介孑L微球，并埘产物 进行了结构表征． 1 实验部分 1．1 试剂与仪器 硅酸四丁酯(TBOS，A．R．级，99 )，十六烷基三甲基溴化铵(CTAB，A．R．级)，氢氧化钾 (KOH，A．R．级)，醋酸钴[Co(Ac)：·4H!O，A．R．级]，2，3-二氨基丙基三 甲氧基硅烷 [(CH。O)。SiCH2CHNH CH2NH2，标记为APTMOS~，去离子水． Perkin—Elmer Optima 3300DV ICP元素分析仪．Hitachi H8100 IV高分辨透射电镜(HRTEM)．Hi— tachi X一650B型扫描电镜(SEM)．氮气吸附等温线于77 K下在Micromeritics ASAP 2010仪器上进行 测定． ． 收稿日期：2001 04—29． 基金项目：国家自然科学基金(批准号和吉林大学青年基金(批准号 1999A805)资助 联系人简介：庞文琴(1931年出生)．女，教授，博士生导师．从事无机合成化学研究． 张 萍等：具有高比表面的介孔Co—SiO。微球的合成与表征 1．2 样品的合成及离子交换实验 (1)称取一定量的Co(Ac)!·4H?O溶于定量水中，加入定量硅