SBA15是属于介孔分子筛的一种,它的合成是近年来兴起的又一项重要化工技术,其在催化、分离、生物及纳米材料等领域有广泛的应用前景,而其水热稳定性高等优势为催化、吸附分离以及高等无机材料等学科开拓了新的研究领域。可以预见的是,随着对于SBA15的研究不断深入,这项成果必然在化工领域有着新的突破。
介孔分子筛SBA-15比表面大,均一的孔道直径分布,孔径可调变,壁厚且水热稳定性很高,所以SBA-15在催化、分离、生物及纳米材料等领域有广泛的应用前景。
SBA-15大的孔径有利于反应物在孔道内的运输,有利于反应的进一步进行,随着反应物引入量的提高,具有一维结构的各种材料的纳米线相继在孔道中合成。Yang等在SBA-15一维有序的管道内高温分解AgNO3,制得直径为5-6nm的Ag纳米线。采用类似方法,Stucky利用SBA-15合成了Pt,Ag和Au的纳米线。
固定和分离蛋白质的传统方法是溶胶-凝胶法,它主要是利用溶胶-凝胶的分子筛性质,由于这种方法所得的材料的孔径不均一,造成对蛋白质的分离效果不佳。而介孔材料在孔径分布上有其独特的优越性,因此将在蛋白质分离上有其潜在的应用价值。 Stucky等首先利用经过氨基化的不同孔径的介孔分子筛SBA-15(孔径为5.9nm) 及MCF(孔径为16nm),通过调节溶液的离子强度,达到对不同大小的蛋白质的分离。另外,在柱层析和高效液相色谱分析中很重要的一个因素是填柱材料。由于介孔分子筛材料孔径可调,表面可官能团化为疏水或亲水环境,且比较容易制备为较理想的球形材料,因此可以作为较理想的色谱填柱材料。赵东元等利用C18修饰过的介孔SBA-15材料作为色谱填柱材料, 分别实现了对不同大小的生物分子(包括多肽和蛋白质)的色谱分离。另外,介孔分子筛SBA-15可以结合酶底物化学、抗体注FL原化学等,通过测定电流或电位,构成不同的生物传感器,以及在生物芯片、药物的包埋和控释等方面有重要的应用前景。
传统的沸石类分子筛由于其孔径太小难以满足一些反应的需要,因此迫切需要具有较大孔径的分子筛催化材料。这就要求采用介孔分子筛来作为新的催化剂材料或催化剂载体,利用其较大的孔径增加扩散速度。因此,研究和开发介孔分子筛材料已成为当代分子筛和催化领域的研究热点。通过元素取代等方法对介孔材料进行表面改性,不仅可以提高介孔材料的水热稳定性,还可以通过改变表面修饰的组分来设计和改造介孔材料,合成新型的催化剂材料。张雪峥,乐英红,高滋将-Fe2O3负载SBA-15作为催化剂,研究了负载量、预还原温度和反应温度对乙酸选择加氢制乙醛反应的活性和选择性的影响,结果表明负载催化剂上乙醛的产率要比纯-Fe2O3催化剂高。
郑欣梅,齐彦兴,张小明,索继栓将手性Salen Mn(III) 配体固载到SBA-15上来催化苯乙烯的不对称环氧化反应,结果表明SBA-15为载体的催化剂可以得到与均相催化剂同样甚至更好的催化效果。在反应过程中,没有出现催化剂被氧化剂破坏的现象, 它比以MCM-41为载体的催化剂有更好的不对称诱导效果, 说明SBA-15很适合用作手性催化剂的载体。
以上这些材料都克服了一般材料孔径太小,离子交换能力小,酸含量及酸强度低,水热稳定性不高等缺点,显示出了优良的催化性能。
介孔碳是最近发现一类新型的非硅基介孔材料,由于它具有巨大的比表面积(可高达2500m2/g) 和孔体积(可高达2.25cm3/g),非常有望在催化剂载体、储氢材料、电极材料等方面得到重要的应用,因此受到人们高度重视。合成介孔碳的通常的方法是硬模板法,利用MCM-48,SBA-15等介孔分子筛为模板,选择适当的前驱物,在酸的催化下使前驱物碳化,沉积在介孔材料的孔道内,然后用NaOH或HF等溶掉介孔SiO2,就得到介孔碳。Ry-oo等以SBA-15为模板剂合成出CMK-3等。另外一种仅仅在介孔SBA-15的孔道内壁沉积上一定厚度的碳,除去介孔SiO2后,得到同样是二维六方阵列的碳纳米空心管。
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