多孔ZIF-8和Beta分子筛复合材料的合成与表征

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分子筛材料(zeolites)一直是一个研究的热点,由于其具有稳定的孔道骨架结构,人们把分子筛应用于制作吸附剂、干燥剂、催化剂、气体分离剂等。金属有机骨架结构材料(MOFs),沸石咪唑酯骨架结构材料(ZIFs)是由分子筛材料演变而来的,但是它们的稳定性不如沸石分子筛材料。由于其结构新颖独特,应用的领域更加广泛。本论文主要研究内容为:尺寸为20-50nm Beta沸石的合成,不同形貌和尺寸ZIF-8的合成及性质测定,Beta和ZIF-8复合材料的合成及性质测定。本论文的研究的目的就是让金属有机骨架结构材料(MOFs),沸石咪唑酯骨架结构材料(ZIFs)充分发挥其应用领域的性质,同时由于与稳定的沸石材料复合,在稳定性方面得到提高,使其在更广阔的环境中应用。这种方法将可能为分子筛材料和骨架材料的复合开辟道路。首先,论文中介绍了合成Beta沸石分子筛的方法,并通过温度,时间,反应条件的探索,最终合成出尺寸为20nm-50nm的Beta沸石。并通过透射电子显微镜和扫描电子显微镜以及X射线衍射仪进行结果分析讨论。在摸索好合成纳米Beta沸石反应的最佳条件后,把它们进行了微介孔复合,成为具有良好性质的微介孔复合材料。接着,根据文献内容,论文合成了不同形貌和尺寸的ZIF-8。利用溴化十六烷基三甲铵(CTAB)作为表面活性剂,控制了ZIF-8合成形貌和尺寸。随着CTAB用量的增加,ZIF-8的尺寸从1μm逐渐减小到20nm,形貌从菱形十二面体(RD)变化到截角菱形十二面体(TRD)到截角立方体(TC)。最后,利用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的在复合材料中性质,将ZIF-8和Beta沸石进行了复合,合成了ZIF-8@Beta的复合材料。并且对复合材料的热稳定性、水热稳定性、溶剂稳定性进行了测试,得到了较好的数据。由于金属有机骨架结构材料(MOFs),沸石咪唑酯骨架结构材料(ZIFs)的稳定性不是很好,在很多应用领域受到限制,将其与性质稳定的沸石材料(zeolite)复合,得到了性能改善的复合材料,这个思路将拓宽骨架结构材料的应用。
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