铜掺杂介孔SiO2的吸附和催化性能研究开题报告

1. 研究目的与意义

无机多孔材料，因为具有较大的比表面积和吸附容量，而被广泛应用于催化剂和吸附载体中。按照孔径大小，多孔材料可以分为：微孔（microporous）、介孔（mesoporous）和大孔（macroporous）材料。介孔材料的孔径在2~50nm范围，如一些气凝胶、微晶玻璃等，他们具有比微孔材料大得多的孔径，但这类材料同样存在孔道形状不规则、尺寸分布范围广等缺点。其主要特征为：具有规则的孔道结构；孔径分布窄，且在1.5-10nm之间可以调节；经过优化合成条件或后处理，可具有很好的热稳定性和一定的水热稳定性；颗粒具有规则外形，且可在微米尺度内保持高度的孔道有序性。

1992年，kresge首次在nature杂志上报道了一类以硅铝酸盐为基的新颖的介孔氧化硅材料m41s,其中以命名为mcm一41的材料最引人注目。特点是孔道大小均匀、六方有序排列、孔径在1.5、10nm范围可以连续调节,具有高的比表面积和较好的热稳定及水热稳定性,从而将分子筛的规则孔径从微孔范围拓展到介孔领域。对于在沸石分子筛中难以完成的大分子催化、吸附与分离等过程,无疑展示了广阔的应用前景同时,由于介孔氧化硅材料所具有的规则可调节的纳米级孔道结构,可以作为纳米粒子的“微型反应器”,从而为人们从微观角度研究纳米材料的小尺寸效应、表面效应及量子效应等奇特性能提供了重要的物质基础。几年来,介孔氧化硅材料的研究已成为国际上众多领域的一个研究热点 。

介孔固体由于巨大的内表面积和均匀的孔尺寸，使其在催化和分离科学有重要的应用，如色谱、催化剂载体、分子选择性吸附、筛分、催化等。目前,多孔氧化硅除上述应用外，还在化工、生物医药、环境保护和功能材料等领域有广泛的用途。

2. 研究内容和预期目标

本课题主要研究内容：

首先合成对掺杂铜的介孔氧化硅材料，然后对其吸附和催化两方面的性能进行研究：

(1)合成铜掺杂介孔sio₂材料，考察材料的结构与形貌。

3. 研究的方法与步骤

研究方法：水热合成法

步骤：有模板剂、铜源和硅源的水溶液中，掺杂不同配比的铜和硅源合成出不同铜含量的介孔sio₂。

(1)、实验所用的主要原料：聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯（p123）、cuno₃、正硅酸四乙酯（teos）、去离子水；

4. 参考文献

[1]张春. 掺杂co的介孔sio₂的制备与表征[j]. 安徽大学学报. 2010,34(4): 76-80.

[2]曹渊. 掺杂不同铁含量介孔sio₂微球对甲基紫吸附研究[j]. 化工新型材料.2015,43(4):212-215.

[3]曹渊. 掺杂铜的介孔sio₂微球的制备以及对亚甲基蓝的吸附[j]. 机化学学报.2012,28(8): 1705-1711.

5. 计划与进度安排

2022-2-20 ～ 2022-3-1 查阅文献，制定实验方案，完成开题报告。

2022-3-2 ～ 2022-3-31 熟悉介孔氧化物材料的制备工艺，水热合成掺杂不同铜配比的介孔氧化硅样品。

2022-4-1 ～ 2022-4-30 完成样品表征以及催化吸附。