孔道内表面氨基功能化介孔材料的合成及其催化性能研究的开题报告.docx

孔道内表面氨基功能化介孔材料的合成及其催化性能研究的开题报告
一、选题背景和研究意义
介孔材料因其具有大比表面积、结构可调性等优点而在催化、吸附、分离等领域有广泛的应用。其中，孔道内表面的官能团改性可以使介孔材料获得更强的催化性能或吸附能力。而氨基官能团是一种重要的化学结构，可以为催化剂或吸附剂提供不同种类的配位作用，从而实现对某些分子的高效化学转化或选择性吸附。因此，利用氨基功能化改性技术对介孔材料进行改性，将极大地拓展其应用领域和开发新型催化剂。
二、国内外研究现状
氨基官能团的引入已经成为了介孔材料功能化修饰的重要手段之一。有文献报道了采用溶胶凝胶法、电渗析法、共沉淀法、功能修饰法、容积法、模板剔除法等多种方法，制备了不同孔径和结构形貌的氨基功能化介孔材料。例如，采用模板剔除法制备了一种孔径为5nm的氨基官能团改性介孔二氧化硅材料，并将其用于催化反应，得到了较高的反应活性。此外，也有研究报道利用介孔二氧化硅材料改性，制备了用于吸附有机染料、金属离子等杂质的吸附剂。
三、研究内容和实验方案
本研究旨在合成孔道内表面具有氨基官能团的介孔材料，并研究其催化性能。具体内容和实验方案如下：
1.合成孔道内表面氨基功能化介孔材料
采用硅烷预水解和聚合后模板法制备氨基官能团改性介孔材料，实验操作如下：
(1)合成TES合成体系（TES；TMOS；HCl；H2O）。将TES(1.5mL)和TMOS(1.5mL)混合后，加入H2O(5mL)，加入稀盐酸辅助水解。
(2)添加模板和NaOH。在硅烷水解反应体系中加入PEG2000为模板，pH值调控在10.6-11.0，温度控制在40℃。
(3)分散剂改性。在上述反应体系中加入分散剂PEG和TEOS，并在高压加热条件下反应。
(4)氨基官能团引入。在上述体系中加入具有氨基官能团的硅烷（如3氨基丙基三甲氧基硅烷），使其与介孔材料反应，完成氨基引入。
2.结构表征
利用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、氮气吸附-脱附技术等手段对合成的介孔材料进行形貌、孔径、孔容和晶体结构等性质的表征。
3.催化性能测试
将合成的孔道内表面具有氨基官能团的介孔材料用于酸碱性催化反应，如缩醛反应、环己烯异构化、甲醇转化到乙醇等催化反应，测试其催化活性、化学选择性和稳定性等性质。
四、预期成果和意义
本研究预期合成出孔道内表面具有氨基官能团的介孔材料，并探究其催化性能。通过对比不同方法得到的改性介孔材料，在波尔兹曼分布法、吸附等温线、互补角等方面进行分析和探究，了解氨基官能团引入对介孔材料孔径、孔容、分布和表面化学性质的影响。在催化反应方面，对合成介孔材料的催化活性、选择性和稳定性等性质进行研究，发现氨基官能团引入对催化性能的影响，为介孔材料的功能化修饰提供新思路，为催化剂和吸附剂的应用提供新型材料。