特殊聚集态分子筛的制备研究

无机多孔材料,如微孔分子筛与介孔分子筛已被广泛应用在催化、吸附、离子交换等领域。具有特殊聚集态的分子筛,如分子筛纤维、胶囊等在光学、医学、磁学等一些新兴领域有着重要应用。近年来,电流体动力学的兴起为特殊结构与性能的零维和一维微/纳米材料的制备提供了一种有效方法。本文以基于电流体动力学的静电纺丝与静电喷雾技术为主要手段,致力于制备具有多级结构的分子筛纤维和胶囊,并对其催化性质进行了研究。 第一章为绪论,主要介绍了传统分子筛的合成方法,具有特殊聚集态的分子筛,如纤维、球、膜的制备及应用研究,电流体动力学制备零维和一维材料,静电纺丝技术制备分子筛纤维,以及本文的选题目的和意义。第二章介绍了利用同轴纺丝(喷雾)技术来制备具有多级结构的分子筛中空纤维(胶囊)。以这种分子筛纤维为催化剂,在催化过程中可以大大延长分子筛产生积碳的时间,从而提高催化效率。分子筛胶囊可以实现对功能材料的一步封装,使这种功能化的分子筛在催化、药物缓释、传感等领域有着重要的潜在应用。第三章介绍了利用静电纺丝技术制备TiO2/分子筛复合纤维,这种纤维作为光催化剂在对亚甲基蓝的光降解实验中达到了与工业催化剂P25相当的催化效率。第四章介绍了利用静电纺丝技术制备Al-Si介孔分子筛纤维。这种纤维具有与纤维轴向平行的介孔孔道,且其表面积是现有关于利用静电纺丝技术制备介孔纤维的报道中最高的。以纤维作为催化剂在环己酮与乙二醇的缩醛反应中实现了较高的产率。第五章介绍了通过溶胶-凝胶的方法对玻璃基底进行TiO2修饰,制备了无缺陷,高度取向的MFI膜。通过对比基底在修饰前以及修饰一次、三次和五次后分子筛膜的生长情况,实现了对膜质量的可控调节。这种方法基于通过化学修饰改变基底组成,可被用于在不适合分子筛生长的基底上制备高质量的分子筛膜。第六章对本论文工作进行总结并提出展望。