铝膜腔体内介孔硅材料在非表面活性剂下的合成及其在分离体系的应用研究

The synthesis of mesoporous silica is achieved by HCl-catalyzed hydrolysis and polycondensation of tetraethyl orthosilicate (TEOS) in the anodic alumina membrane(AAM) templated by the presence of nonsurfactant organic compounds, including dibenzoyltartaric acid, D-glucose and D-maltose, as the pore-forming agents, which can be removed by solvent extraction. The materials have high surface areas, high pore volumes, narrowly distributed mesopores and good thermal stability. Pressure-induced infiltration is used as the preparation route and it has advantages that mesoporous silica hardly forms on the surface of AAM. The hybrid mesoporous membrane has a application to nanofluidic systems which can incorporate functional macromolecules inside the silica-nanochannel and can lead to such processes as separation of molecules, chemical- and biochemical-sensing, catalytic reaction etc.. The physical properties of the mesoporous materials were characterized by SEM, TEM, XRD, IR, XPS and Isotherm etc.. NMR could be used for checking the efficiency of the separation.

在有序多孔的阳极氧化铝膜腔体内，结合溶胶凝胶合成技术，以有机小分子如葡萄糖、二苯甲酰酒石酸、麦芽糖等为模板剂,采用压力诱导的合成方法，以期制备出具有较大比表面积、较大孔体积、结构有序以及具有很好热稳定性的介孔二氧化硅纳米纤维。表面活性剂可以采用有机溶剂萃取的方法除去。压力诱导的合成方法可以保证介孔硅只存在于铝膜腔体内,而在表面没有残留,为复合铝膜的进一步应用成为可能。在合成这类新材料的同时，将复合铝膜应用到纳流体系中区,开发这类功能性复合材料在有机分离、生物传感器和催化反应等领域的应用。通过SEM、TEM、XRD、等温吸附－脱附技术和红外光谱，XPS等对材料的物性进行分析。NMR等仪器用来检测复合材料的分离效率。

本项目开展了溶胶凝胶体系下，在阳极氧化铝膜腔体内，以有机小分子如葡萄糖、麦芽糖、二苯甲酰酒石酸为模板剂,采用压力诱导的合成方法，成功制备二氧化硅纳米纤维的研究。同时我们在没有任何有机分子作为模板剂的情况下成功制备了二氧化硅纳米纤维材料。实验制得的复合铝膜可通过传统的过滤装置用于重金属离子的分离。我们将含有Cu2+离子的溶液在压力诱导的作用下，以一定的速率通过铝膜就可以将Cu2+离子吸附到二氧化硅的孔道内，同时不需要将铝膜与反应物再次分离，这样的复合介孔膜在固定床反应器方面有着现实的应用。另外，我们还合成了一系列结构新颖的无机有机杂化晶体材料，并对其性质进行了表征。研究的意义在于合成与结构化学的多样性以及新型材料的特殊应用。