介孔分子筛SBA-15在分离、催化及纳米组装等方面具有很大的应用价值,可是由于存在化学反应活性不高等内在的缺点,大大限制了它的实际应用范围。为实现介孔分子筛SBA-15的潜在应用价值,依靠化学改性来提高它的水热稳定性和化学反应活性成为现在面临的主要研究课题。
化学改性包括对材料骨架的修饰以及对孔道表面的功能化。由介孔材料的表面化学性质研究可知,介孔氧化硅材料表面的硅醇键具有一定的化学反应活性,这是表面化学改性的基础。通过对SBA-15表面有意识地进行各种不同的修饰,来满足现实应用中的不同要求。
袁兴东等利用含磺酸基的有机基团Si-(CH2)3-SO3H中的硅与SBA-15骨架上的氧通过Si-O键结合,直接形成稳定的有机/无机组成,在SBA-15一SO3H表面含有质子酸中心-SO3H具有较大的比表面积、 孔容和孔径,孔大小是单一的,孔分布是高度有序的.催化油酸甲酯的酪化反应结果表明,直接法合成的催化剂既具有较高的稳定性,又具有简便、快捷和高效的优点。
朱金华,沈伟等采用钛酸丁酯和已酰丙酮作用后的产物作为钛的前驱体,水热一步法合成Ti-SBA-15, 用钛原子成功取代硅原子而不改变原SBA-15高度有序的二维六角结构。 一步法合成Ti-SBA-15分散度较好,添加量高,对催化氧化环乙烯有较高的催化活性。
聂聪, 孔令东等采用后铝化的方法合成出A1-SBA-15,将铝原子引入到SBA-15的骨架当中,在800℃水蒸气中处理8h,比表面和孔容的减小要比Si-SBA-15小很多; 在pH=2的酸溶液和PH=11的碱溶液中处理后,比表面、孔容、孔径、壁厚变化很小甚至几乎没有变化, 进一步说明了A1-SBA-15有较高的热及水热稳定性和酸碱溶液稳定性。
李聪明等用负载法对SBA-15进行了磷酸改性,合成出了P-SBA-15。用该催化剂催化叔丁醇与苯酚的烷基化反应,表明改性的SBA-15是一种活性较高且稳定性好的苯酚烷基催化剂。
吴宝萍等采用直接和间接的方法将硼原子嵌入介孔分子筛SBA-15骨架中,并用于催化柠檬酸与正丁醇的酯化反应,结果表明制备出的催化剂孔径大、水热稳定性好、催化活性高、易于产品分离且环境友好。
迄今为止,精细化工、药物合成等方面主要使用微孔沸石或氧化物为载体的碱催化剂,随着原料油中重质油份的增多,石油炼制和石油化工迫切需要具有较大孔径的催化剂,研制固体碱新材料是发展环境友好碱催化新工艺的关键。魏一伦, 曹毅等分别采用浸渍、浸渍-微波、微波辐射等方法将醋酸镁高分散在SBA-15上面成为MgO改性介孔固体碱材料。结果显示:使用不同负载方法以及含铝SBA-15为载体, 均能使MgO均匀分散。实验表明负载的MgO在载体上形成了多层重叠结构,产生较多的中强碱位,而在介孔分子筛中引入A1原子则有利于碱位的形成。
我们利用酸性和酸量调节合成的Si-SBA-15在水热稳定性方面有了较大的提 高,从沸水中考察100小时后的XRD图来看,仍然具备SBA-15典型的特征峰和规整的孔道结构。