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山西大学学报(自然科学版) 2021年第2期44卷 327-334页

作者：张天宇张晓明关茹群郝雅娟杨恒权山西大学化学化工学院

以介孔空心碳球为载体,采用等体积浸渍法将酸和碱的液滴限域在其纳米空腔内,制备了具有较大反应界面的固体酸/碱催化剂,并用于水-油两相反应体系。通过TEM、SEM、N吸附等测试表明所得到的空心碳球尺寸均匀、可调(280 nm～510 nm),且具... 详细信息

以介孔空心碳球为载体,采用等体积浸渍法将酸和碱的液滴限域在其纳米空腔内,制备了具有较大反应界面的固体酸/碱催化剂,并用于水-油两相反应体系。通过TEM、SEM、N吸附等测试表明所得到的空心碳球尺寸均匀、可调(280 nm～510 nm),且具有较高的比表面积(797 m~2/g～1305 m~2/g)和较大的介孔孔径(6 nm～10 nm)。限域酸/碱后的催化剂在硫酸催化醇的加成反应和碱催化醛的缩合反应中,均表现出远高于传统介孔SBA-15负载催化剂和Pickering乳液体系的反应活性(如酸催化:TOF 689 vs 228,32 h)。此外,该限域型催化剂也可用于连续流动反应,在连续反应500 h后催化活性未见明显降低,表明所制备的催化剂在水油两相反应中具有较高的稳定性。

关键词：水-油两相反应介孔空心碳球限域连续流动反应

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基于Pickering乳液构筑多孔氧化硅微球及其应用研究

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作者：张天宇山西大学

学位级别：硕士

具有特定尺寸和特殊结构的微球材料,如中空球材料、蛋黄-蛋壳材料、多室结构材料等,可作为负载催化活性单元、药物输送等的优良载体,在催化、药物输送、环境保护等领域表现出了巨大的应用潜力。本论文以Pickering乳液为模板,通过液滴微... 详细信息

具有特定尺寸和特殊结构的微球材料,如中空球材料、蛋黄-蛋壳材料、多室结构材料等,可作为负载催化活性单元、药物输送等的优良载体,在催化、药物输送、环境保护等领域表现出了巨大的应用潜力。本论文以Pickering乳液为模板,通过液滴微空间内不同条件下的溶胶凝胶过程构筑复杂结构的氧化硅微球材料,并对其进行表征和应用研究,主要内容包括:(1)以Pickering乳滴-聚苯乙烯球(PS)-十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)胶束三级模板法构筑多孔复杂结构微球材料。将含有CTAC、PS球的水溶液作为水相,正辛烷溶液作为油相,以甲基改性的氧化硅为乳化剂,在均质器高速搅拌下形成稳定的Pickering乳液。随后加入硅源正硅酸甲酯(TMOS)进行液滴内的聚合交联形成具有多级结构的复合微球PS/SiO2。通过调节PS的含量和氨水用量对微球材料结构进行调控。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、N2吸脱附、傅里叶红外光谱(FTIR)、热重(TG)等对材料结构与组成进行表征,发现通过三级模板法可获得比表面积为47 m2/g,孔容为0.1 cm3/g,平均孔径为3 nm的复杂结构氧化硅微球。(2)多孔复杂结构微球的应用探索。通过吸附南极假丝酵母脂肪酶B(CALB)形成CALB@PS/SiO2催化剂,在醇的酯交换反应中表现出优异的催化性能,经过800h连续流动反应后,仍保持较高的转化率和选择性,而且反应结束后材料未出现破损,具有良好的机械稳定性。该复合微球经过煅烧后具有较大的空腔结构,可负载有机胺溶液(四乙烯五胺,TEPA)形成固体吸附剂,对CO2的吸附量可高达5.44 mmo1.g-1,且经过11次循环吸附后,吸附剂仍可获得高达5.36 mmol·g-1的CO2吸附容量。(3)固-液多孔杂化微球的构筑。使用改性后的Si02材料作为固体乳化剂来制备内部封装1-丁基-3-甲基咪唑溴盐的Pickering乳液,以此为模板,加入正硅酸甲酯(TMOS)发生化学交联,在乳滴内形成致密的Si02层,得到高离子液含量的杂化微球材料。通过SEM、N2吸脱附、光学显微镜等表征手段对材料结构形貌进行表征,并采用荧光渗透实验对其渗透性能进行考察。此外,也通过调节乳化剂的用量、水相pH值、交联剂的种类以及用量等合成参数来尝试调控杂化微球材料的形貌、结构和尺寸。研究发现,在pH=3,乳化剂用量为6wt%,且以TMOS为硅源形成的固-液杂化微球具有良好的形貌结构和渗透性。

关键词： Pickering乳液模板 SiO2微球连续流动反应 CO2捕集

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