Диссертация (1173075), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Например, в [105] вводили полианилин в структурумезопористых углеродных материалов для получения композитов, модифицированныхполианилином. Композитный материал может иметь комбинированный эффект свойствмезопористого углерода и полианилина. Значение емкости композитного материалаопределяется максимальным значением полианилинового слоя. В то же время in situполимеризация на поверхности мезопористого углеродного материала, модифицированнымполивинилпирролидоном, а затем нанесение наночастиц Pd на полимерные носители можетсоздать возможность использования такого композитав качестве катализатора.
Посравнению с композитным катализатором Pd, нанесенным мезопористым диоксидомкремния SBA-15 с поливинилпирролидоном, композиционный катализатор на основемезопористого углерода имеет более высокую каталитическую активность. Lee [96]использовали карбоксиметилированный полиэтиленимин для модификации мезопористогоуглеродного материала CMK-1 и применили модифицированный полимером мезопористыйуглерод для адсорбции ионов меди.
Результаты показывают, что модифицированный41мезопористый углеродный материал адсорбирует медь до 10 раз больше по сравнению снемодифицированным материалом, а адсорбированные ионы меди могут быть равномернораспределены внутри мезопористого углеродного материала.2.6. Металлорганические каркасы MOFИспользование наночастиц на основе мезопористого углеродсодержащего металла нетолько может улучшить дисперсию металлических наночастиц, но также может придатьновые свойства мезопористым композитам. Такие композиты, как мезопористыйповерхностно-модифицированный оксид Fe, Ni или Co, не только улучшают дисперсиюметаллических наночастиц, но и создают возможность применения магнитных свойствкомпозиционного материала в ряде областей, таких как магнитное разделение.Авторы [106] использовали два способа получения модифицированного на основенаночастиц углеродсодержащего мезопористого композита.
Первый способ заключается вовведении хлорауриновой кислоты, глюкозы и серной кислоты непосредственно вмезопористыйдиоксидкремнияSBA-15.Послетермическойполимеризации,высокотемпературной карбонизации и удаления матрицы получается композит 1.Другим методом является функционализация SBA-15, введение хлорауриновойкислоты и восстановителя KBH4 для получения модифицированного мезопористогодиоксида кремния наночастицами золота, а затем добавление предшественника углерода,высокотемпературная карбонизация, приводящая к матрице композиционного материала 2.Размер частиц наночастиц в композите 2, очевидно, меньше, чем таковой в материале 1.
Впроцессе нано-литья присутствие твердой матрицы может ограничивать рост наночастицыметалла и предотвращать агломерацию наночастицы металла для получения наночастиц сболее дисперсным и равномерным распределением на мезопористом углероде. Метод имеетто преимущество, что мезопористый канал может использоваться для ограничения ростананочастиц металла для контроля размера наночастиц металла, а синтезированный42мезопористый углеродный материал имеет большую удельную площадь поверхности ихорошую степень упорядоченности.Использование ультразвука заключается в явлении ультразвуковой акустическойкавитации, вызванной высокоактивными свободными радикалами в растворе, ионыметаллов при этом окисляются или восстанавливаются окислительно-восстановительнымдействием радикалов.
Например, такие данные получили в [107], синтезируя мезопористыйуглерод с использованием ультразвукового метода.В композите на основе диоксида марганца наночастицы металла могут быть однороднодиспергированы в мезопорах, и время реакции может быть значительно сокращено.Ультразвук может не только сократить продолжительность реакции, но и отрегулироватьвремя для достижения контроля процесса роста наночастиц. При недостаточном контролеультразвукового процесса легко создать беспорядочный мезопористый углерод.Гидролиз in situ: по этому методу сначала получают мезопористый углеродныйматериал, а затем синтезирует металл-мезопористый углеродный композит путемгидротермической реакции источника металла и мезопористого углерода.
Таким образом вработе [99] получали мезопористый углеродный композит с оксидом железа (III), в которомнаночастицы оксида железа, равномерно распределены по мезопористым углероднымканалам. Однако в композиционном материале без использования этого методананочастицы имеют крупный размер и неравномерное распределение.
Композиты свысоким содержанием металлов могут быть получены методом гидролиза in situ, дляполучения композитного материала с однородной дисперсией металлических частицнеобходим тщательный контроль за процессом.Метод модифицирования органической функциональной группой. Посколькуповерхность мезопористого углеродного материала является инертной, и никакиедополнительные органические группы не могут быть непосредственно связаны сметаллическими наночастицами, поверхностная модификация мезопористого углеродаможет быть проведена иммобилизацией металлических наночастиц.
Наиболее часто43используемым способом модификации с помощью органических функциональных группявляется использование серной кислоты или перманганата калия на поверхностимезопористого окисления углерода, а затем с помощью других органических реакцийпроводитсядальнейшаямодификациямезопористогоуглеродасзакреплениемфункциональной группы. Однако использование сильных кислот или других веществ примодификации мезопористого углерода неизбежно разрушает упорядоченную структурумезопористых углеродных материалов.Темплатный метод. Подобно методу мягкой матрицы для получения мезопористогоуглерода взаимодействие источника металла и предшественника углерода проводитсявокруг блок-сополимера по принципу молекулярной самосборки. После карбонизации привысокой температуре образуются композиционные материалы на основе углерода.Например, исследовательская группа Zhao синтезировала мезопористые углеродныематериалы, модифицированные оксидом железа, методом мягких матриц.
Основнойпроцесс синтеза показан на (рис. 2.14) [108].РезолРисунок 2.14. Схема совместной сборки мезопористой смолыВ этом способе используют нитрат металла в качестве предшественника металла,ацетилацетон в качестве хелатирующего агента, фенольную смолу в качестве источника44углерода; мезопористый углеродсодержащий композит Fe2O3 синтезировали методомсамосборки. Размер частиц наночастиц Fe2O3, нанесенных на мезопористый углерод,синтезированный по этому методу, регулируется, а композит с модифицированнымметалломмезопористымуглеродомимеетвысокуюкаталитическуюактивность.Использование мягкого матричного синтеза мезопористых углеродных материаловсодержит мало ступеней, операция относительно проста, что позволяет реализоватькрупномасштабноепромышленноепроизводствомодифицированногометалломмезопористого углеродного композита [72].Ma [109] использовали P123 в качестве матрицы и изопропилат алюминия в качествеисточника алюминия, из которых Al/SBA-15 синтезировали методом прямого синтеза иметодом пост-прививки, соответственно.Результаты показали, что Al / SBA-15, синтезируемый прямым методом, имеет болеевысокую удельную площадь поверхности и больший объем пор.
Однако Al/SBA-15,полученный методом пост-прививки, имеет больше Льюсовских и Бренстедовскихкислотных центров и, таким образом, имеет более высокую каталитическую активность.Методпрививкитакжеимеетнекоторыеограниченияввидунеравномерногодиспергированя активных центров, что легко может привести к блокированию иобрушению упорядоченных мезопористых каналов. Авторы [110] использовали ионы Ru иSBA-15 при обмене гидроксил-ионов при получении композитного материала Ru-SBA-15.Стивен с соавторами [111], используя метод ионного обмена действием перманганатакалия на не-прокаленный МСМ синтезировали МСМ-48, модифицированыйMn ссодержанием до 13% мас.В настоящее время катализаторы MOF широко используются для реакцииароматических соединений по типу Фриделя-Крафтса.
Нгуен [112] синтезировалимедьсодержащий катализатор MOF и применили его для синтеза бис-(индолил)метанов.Благодаря особой пространственной структуре катализатора MOF и синергетическомуэффекту водородных связей ионов CuII, степень конверсии (96%) выше, чем у45традиционного цеолитного катализатора (80%) и ионообменной смолы (90%) при равныхусловиях.Ehsan Rahmani [44] синтезировали два алюминийсодержащих катализатора MOF(Al 9,5% мас.) И Al-Li (Al 6,5% мас.) и применили их для реакции алкилирования бензолаэтанолом.
Эксперименты показывают, что каталитическая активность наиболее высока при200 ° C, и конверсия этанола составляет 100% для MOF-Al и 95% для MOF-Al-Li.Селективность по этилбензолу в случае MOF-Al-Li выше (70%), чем при использованииMOF -Al (52%).2.7. Применение акилфеноловАлкилфенолы являются важными промежуточными продуктами в химическойпромышленности. Большая часть промышленных процессов получения алкилфеноловоснована на использовании в качестве алкилирующих агентов олефинов, спиртов,хлорпроизводных углеводородов [113]. Изопропилфенол представлен несколькимиизомерами,напримерорто-изопропилфенолможноиспользоватьвкачествеповерхностно-активного вещества, при получении синтетических смол, моющих средств,как промежуточное соединение при производстве фармацевтических препаратов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
