硅柱磷酸鋯材料的修飾改性及其應(yīng)用.pdf

1、本工作通過模板自組裝和共縮聚的方法，制備出苯磺酸基修飾的硅柱磷酸鋯材料(SPZH-PhSO3H)與磺酸基修飾的硅柱磷酸鋯材料(SPZH-SO3H)。利用XRD，SEM，TEM，BET，酸堿滴定等手段對上述硅柱磷酸鋯材料進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征和酸性測試，并對其形成機(jī)理進(jìn)行了分析。以檸檬酸三丁酯的酯化反應(yīng)作為探針反應(yīng)，考察了修飾后硅柱磷酸鋯材料的催化性能，并且探討了催化機(jī)理。同時(shí)，建立了一種利用SPZH-SO3H修飾玻碳電極檢測羅丹明B的電化學(xué)方法

2、。主要研究成果如下：
　　1、以十六胺預(yù)撐的磷酸鋯(HDA-ZrP)為原料，十二烷基二甲基芐基氯化銨(DDBAC)為模板劑，正硅酸四乙酯(TEOS)和苯基三乙氧基硅烷(PTES)為混合硅源，再通過濃硫酸磺化，制備了苯磺酸修飾的硅柱磷酸鋯材料(SPZH-PhSO3H)，其孔徑分布在2.53 nm左右，比表面積可達(dá)356 m2/g。
　　2、以長鏈有機(jī)胺預(yù)撐磷酸鋯為原料，以長鏈有機(jī)銨鹽為模板劑，利用正硅酸乙酯和巰丙基三甲氧基硅烷

3、在磷酸鋯層間的水解共縮聚反應(yīng)，結(jié)合雙氧水氧化熏蒸，制備了磺酸基修飾的的硅柱磷酸鋯材料(SPZH-SO3H)。通過改變有機(jī)胺種類、模板劑種類、有機(jī)硅烷用量、熏蒸氧化時(shí)間，合成出了結(jié)構(gòu)最佳的SPZH-SO3H材料，其保留有規(guī)整的柱撐和磷酸鋯層板結(jié)構(gòu)，孔徑分布在2.17 nm左右，比表面積可達(dá)163 m2/g。
　　3、通過酸堿滴定法分別計(jì)算出了SPZH-SO3H和SPZH-PhSO3H材料所含的酸量，同時(shí)以檸檬酸三丁酯的酯化反應(yīng)為探針

4、反應(yīng)考察了材料的催化性能。修飾改性成功調(diào)變了材料的酸性性質(zhì)，SPZH-SO3H和SPZH-PhSO3H所含的最高Bronsted酸量分別為2.71 mmol/g和1.68 mmol/g。具有最好柱撐結(jié)構(gòu)和孔結(jié)構(gòu)的0.2-3-SPZH-1-SO3H48h材料表現(xiàn)出最佳的反應(yīng)轉(zhuǎn)化率95.74％，與0.2-SPZH-3做催化劑得到的檸檬酸轉(zhuǎn)化率60.90％相比，轉(zhuǎn)化率具有明顯的提高。同時(shí)，由于在結(jié)構(gòu)和酸值上的優(yōu)越性，SPZH-SO3H材料催化

5、性能也優(yōu)于SPZH-PhSO3H材料。
　　4、建立了一種利用SPZH-SO3H修飾玻碳電極檢測羅丹明B的電化學(xué)方法。與其他色素測試方法相比，電化學(xué)測試簡單快速、易操作。SPZH-SO3H材料具有規(guī)整的層狀結(jié)構(gòu)，較大的比表面積，結(jié)構(gòu)中含有磷羥基和磺酸基等優(yōu)點(diǎn)，有利于對陽離子型色素的吸附。在最優(yōu)條件下，SPZH-SO3H材料修飾的玻碳電極對羅丹明B具有很好的電化學(xué)響應(yīng)，氧化峰電流可達(dá)56.68μA，羅丹明B的氧化峰線性范圍為1.0×