有序介孔分子筛材料

第1章 绪论 1

参考文献 5

第2章 介孔分子筛的合成技术 7

2.1 合成方法概述 8

2.2 水热合成 14

2.2.1 表面活性剂 15

2.2.2 无机原料 21

2.2.3 合成温度 21

2.2.4 合成介质 23

2.2.5 水热处理 24

2.2.6 生成速率 26

2.2.7 分离和干燥 26

2.3 模板剂的脱除 27

2.3.1 焙烧法 27

2.3.2 萃取法 28

2.3.3 超临界流体萃取法 29

2.3.4 微波辐照法 30

2.3.5 紫外线辐射法 31

2.3.6 微波消解法 31

2.3.7 高氯酸铵氧化法 32

2.4 碱性合成 33

2.5 酸性合成 34

2.6 非水合成技术 37

2.7 合成后处理技术简介 40

2.7.1 水热处理 40

2.7.2 二次合成 41

2.7.3 重结晶 41

2.8 介孔分子筛的稳定性 42

2.8.1 热稳定性 42

2.8.2 水热稳定性 44

2.8.3 机械稳定性 46

2.9 介孔材料的孔径控制 47

参考文献 50

第3章 介孔分子筛的形成机理 61

3.1 形成机理简介 62

3.2 合成路线 72

3.3 合成规律 78

3.3.1 介观液晶相 79

3.3.2 临界胶束浓度 82

3.3.3 堆积参数 82

3.3.4 亲水／疏水体积比 85

3.3.5 表面活性剂相图 88

3.3.6 “酸碱对”路线 90

3.4 硬模板法——纳米浇铸 96

3.4.1 纳米浇铸的概念 96

3.4.2 硬模板法合成有序介孔分子筛材料 98

3.4.3 软模板法和纳米浇铸法的差别 100

3.4.4 纳米浇铸过程 102

3.4.5 模板的脱除方法 114

3.4.6 采用介孔碳为硬模板合成正相介孔分子筛材料 114

参考文献 117

第4章 结构表征和鉴定方法 129

4.1 X射线衍射 130

4.1.1 XRD的基本原理 130

4.1.2 介孔分子筛材料的XRD测试 131

4.1.3 介孔分子筛材料的XRD谱图分析 133

4.1.4 小角X射线散射 134

4.2 电子显微分析 136

4.2.1 透射电子显微镜 137

4.2.2 选区电子衍射 141

4.2.3 扫描电子显微镜 141

4.2.4 能量分散X射线谱 145

4.2.5 扫描透射电子显微镜 146

4.3 固体核磁共振 147

4.4 物理吸附 149

4.4.1 基本原理 149

4.4.2 孔径的计算 152

4.4.3 空穴形孔道和窗口的计算 156

4.4.4 微孔与介孔的检测 158

4.4.5 其他探针 159

参考文献 159

第5章 介孔氧化硅分子筛的基本类型 163

5.1 二维结构相 164

5.1.1 MCM-41 165

5.1.2 SBA-15 171

5.1.3 其他二维相 175

5.2 三维六方相 180

5.2.1 SBA-2 180

5.2.2 SBA-12 185

5.2.3 IBN-9 186

5.3 立方相 190

5.3.1 MCM-48、FDU-5和KIT-6 190

5.3.2 SBA-1和SBA-6 198

5.3.3 SBA-16 201

5.3.4 FDU-1 204

5.3.5 FDU-2 205

5.3.6 FDU-12和KIT-5 206

5.3.7 SBA-11 212

5.3.8 AMS-8和AMS-10 213

5.4 无序相 218

5.4.1 HMS和MSU 219

5.4.2 KIT-1 221

5.4.3 TUD-1 222

参考文献 223

第6章 介孔氧化硅分子筛的掺杂 229

6.1 铝的掺杂 230

6.2 硼的掺杂 234

6.3 镓和铟的掺杂 236

6.4 锗和锡的掺杂 238

6.5 过渡金属的掺杂 239

6.5.1 钛和锆的掺杂 239

6.5.2 钒和铌的掺杂 242

6.5.3 铬和钼的掺杂 243

6.5.4 锰的掺杂 244

6.5.5 铁和钌的掺杂 244

6.5.6 钴的掺杂 246

6.5.7 铜和锌的掺杂 247

6.5.8 混合金属的掺杂 248

参考文献 249

第7章 介孔氧化硅分子筛的形貌控制 255

7.1 形貌控制方法和技术 256

7.2 纤维、棒状 257

7.3 薄膜 268

7.4 单片 274

7.5 球 279

7.6 单晶 282

7.7 磁性介孔材料的合成 285

7.7.1 溶胶－凝胶法 286

7.7.2 后灌注法 295

7.7.3 纳米浇铸法 298

参考文献 300

第8章 非氧化硅介孔分子筛 309

8.1 介孔碳 310

8.1.1 纳米浇铸法 310

8.1.2 表面活性剂自组装法 316

8.2 介孔聚合物 327

8.2.1 纳米浇铸法 327

8.2.2 直接合成法 332

8.2.3 表面活性剂自组装法 335

8.3 介孔非硅氧化物 335

8.3.1 表面活性剂自组装法 335

8.3.2 纳米浇铸法 337

8.4 介孔金属 339

8.4.1 真液晶模板机理 339

8.4.2 纳米浇铸法 341

8.5 介孔金属硫族化合物 344

8.5.1 Cd、Zn、In、Cu硫族化合物 345

8.5.2 Sn、Ge、Sb、Mo、W硫族化合物 348

8.6 有序介孔非氧化硅陶瓷材料 350

8.6.1 介孔SiC材料 350

8.6.2 介孔氮化硅和氮氧化物材料 355

8.6.3 介孔SiOC材料 358

8.6.4 介孔SiCN和SiBCN材料 360

8.6.5 介孔BN、B4C和BCN材料 365

8.6.6 介孔氮化碳材料 367

8.6.7 介孔氮化磷材料 370

8.7 介孔金属氮化物、金属氟化物和金属碳化物 370

8.7.1 介孔金属氮化物 370

8.7.2 介孔金属氟化物 373

8.7.3 介孔金属碳化物 374

参考文献 375

第9章 有机基团功能化的介孔氧化硅分子筛 397

9.1 合成途径 398

9.1.1 嫁接法（两步法） 399

9.1.2 共缩合法 402

9.1.3 孔壁和有机功能基团的相互作用 404

9.2 “组合合成” 413

9.3 可接近的活性位及其应用 418

9.3.1 空间效应 418

9.3.2 有机功能基团的反应能力 420

9.3.3 吸附性质 423

9.4 结论 426

参考文献 426

第10章 介孔分子筛的应用 433

10.1 在催化剂和催化剂载体领域的应用 434

10.1.1 负载原子级高分散的杂原子或氧化物种 435

10.1.2 负载高度分散的金属、金属化合物纳米粒子 441

10.1.3 负载分子催化剂 442

10.1.4 以非氧化硅介孔材料为载体 445

10.2 在生物和分离吸附领域的应用 447

10.2.1 生物领域 447

10.2.2 分离吸附领域 454

10.3 在光电领域的应用 455

10.4 在电化学领域的应用 459

10.4.1 双电层电容器 460

10.4.2 赝电容电容器 464

10.4.3 锂离子电池 466

10.4.4 锂－硫电池 469

10.4.5 燃料电池 471

参考文献 473

第11章 展望 483

专业名词缩写对照表 489

索引 495