新型多孔材料的設計合成及油氣吸附應用.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、本文成功制備出不同形貌結構及孔徑大小的二氧化硅多孔材料,并考察了其在油氣吸附上的應用。文中將詳細介紹大孔囊泡狀二氧化硅材料,二維六方介孔材料及空心介孔材料,和由聚合電解質控制合成的不同孔徑、不同壁厚大小的二氧化硅空心球微粒的合成過程。通過透射電子顯微鏡(Transmission Electron Microscope,TEM)、N2吸/脫附、傅立葉轉換紅外線光譜(FTIR)等測試手段對樣品結構、形貌進行表征。并考察和比較不同吸附劑的靜、

2、動態(tài)吸附性能,研究了所合成的材料在油氣吸附領域的應用。研究內(nèi)容如下:
  1.以非離子表面活性劑P123(EO20PO70EO20)為模板劑,正硅酸四甲酯為硅源,在近中性的體系中,在無擴孔劑的情況下,以協(xié)同囊泡模板為理論基礎成功制備出大孔容,高比表面積的新型二氧化硅囊泡材料。在合成過程中改變無機鹽種類及濃度。分別選擇并考察了硝酸鈉,無水硫酸鈉,氯化鈉三種無機鹽對大孔囊泡狀二氧化硅材料孔徑分布、壁厚大小以及對油氣吸附容量的影響。隨著

3、溶液離子強度的增大,樣品的結構從最初破裂現(xiàn)象和管結構并存轉化成有序大孔多層囊泡。而當無機鹽濃度過高時均會造成嚴重的團聚現(xiàn)象。這說明陰離子的加入會決定合成材料的最終結構。與NaNO3系列樣品相比,添加Na2SO4,NaCl無機鹽合成的樣品均存在吸附不穩(wěn)定且容量較低的問題。但是與商業(yè)化 AC和SG相比還是具有優(yōu)勢。綜上所述,囊泡狀氧化硅材料是優(yōu)良的吸附材料。
  2.以正硅酸四乙酯(TEOS)為硅源,在酸性條件下,以P123非離子表面

4、活性劑為模板,通過溶膠-凝膠法制得有序介孔材料SBA-15。此外使用F108表面活性劑為模板劑,添加擴孔劑1,3,5-三甲苯(TMB),以正TEOS為硅源前驅體,二甲基二甲氧基硅烷(DMDMS)為阻聚劑,同樣在溶膠-凝膠法下成功的合成具有納米空心結構的二氧化硅小球。通過乙醇萃取及焙燒的方式對合成的介孔材料進行表面活性劑的脫除。焙燒溫度分別為350、450、550、650 ℃。研究并考察了原始材料及脫除表面活性劑材料的結構形貌、油氣吸附容

5、量及動態(tài)吸附性能的差異。實驗表明介孔材料 SBA-15及HSSs的靜態(tài)吸附容量和穩(wěn)定性都要遠大于商業(yè)化AC和SG。并且具有高吸附容量和穩(wěn)定的重復性。在動態(tài)吸附實驗中,綜合考慮穿透時間,平衡吸附容量和穩(wěn)定性,SBA-15-350和HSSs-350 表現(xiàn)出更好的動態(tài)吸附性能。
  3.在室溫下,由聚合電解質調(diào)控孔徑制備得二氧化硅空心球??疾炝司酆想娊赓|PAA、TEOS濃度及溶劑種類對原樣品孔徑、壁厚的影響。制得的空心球單分散

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