無機氧化物(氧化硅、氧化鉻及氧化鋯)柱層狀鈮鉬酸和鈮鎢酸的合成與結(jié)構(gòu)表征.pdf

1、層狀過渡金屬氧化物結(jié)構(gòu)規(guī)整,層板元素組成可調(diào)。不同的層板主體和不同的插層客體通過相互作用,可以得到結(jié)構(gòu)及性能獨特的各種插層化合物。無機氧化物柱層狀過渡金屬氧化物在吸附、分離和傳導等方面均有誘人的應(yīng)用前景。尤為值得關(guān)注的是,以某些無機氧化物柱撐的層狀過渡會屬氧化物具有較高的比表面積,而且其金屬氧化物層板以及在其層間起柱撐作用的無機氧化物是許多重要有機反應(yīng)所用催化劑的活性組分,因而是一類具有潛在應(yīng)用價值的固體催化材料。顯然,制備和研究以各種

2、無機氧化物柱撐的層狀過渡金屬氧化物具有重要實際意義。
　　 在本工作中,我們以鈮鉬酸鋰和鈮鎢酸鋰以及鈮酸鉀為起始層板材料,通過逐步離子交換途徑合成了若干無機氧化物柱層狀鈮鉬酸(MxOy-HNbMoO6)和鈮鎢酸(MxOy-HNbWO6)及鈮酸(MxOy-HNb3O8)(化學式中的M=Si,Cr,Zr)。應(yīng)用X-射線衍射(XRD)、紅外光譜(FT-IR)、掃描電鏡(SEM)、熱分析(TG/DSC)以及N2吸附.脫附等溫線和BET等

3、技術(shù)手段對所得產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)進行了表征。主要研究內(nèi)容與研究結(jié)果如下:
　　 (1)氧化硅柱層狀鈮鉬酸和鈮鎢酸的合成及結(jié)構(gòu)
　　 由于3-氨基丙基三乙氧基硅烷(簡寫為APS)具有堿性,APS與層狀水合鈮鉬酸或?qū)訝钼夋u酸可通過酸堿反應(yīng)機理進行插層反應(yīng)?？疾炝耸褂貌煌瑵舛鹊腁PS水溶液作柱化劑時插層反應(yīng)的效果及插層產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)特征。APS水溶液的濃度對插層效果有重要影響。對于水合層狀鈮鉬酸(HNbMoO6·H2O)來說,選用20 w

4、t％的APS水溶液即能獲得良好的插層效果,制得結(jié)構(gòu)規(guī)整的APS齊聚體離子插層的層狀鈮鉬酸鹽;對于水合層狀鈮鎢酸(HNbWO6·1.5H2O)來說,當APS溶液濃度達35 wt%及其以上時能獲得結(jié)構(gòu)有序的插層產(chǎn)物。APS齊聚體離子插層產(chǎn)物經(jīng)高溫焙燒后,得到氧化硅柱層狀鈮鉬酸(SiO2-HNbMoO6)和鈮鎢酸(SiO2-HNbWO6),它們均為新的層柱產(chǎn)品,迄今未見文獻報道。其中SiO2-HNbMoO的BET比表面積高達78 m2·g-1

5、。
　　 (2)氧化鉻柱層狀鈮鉬酸和鈮鎢酸的合成及結(jié)構(gòu)
　　 合成也是采用逐步離子交換途徑進行。正丙胺與層狀水合鈮鉬酸(HNbMoO6·H2O)或?qū)訝钼夋u酸(HNbWO6·1.5H2O)之間經(jīng)酸堿反應(yīng)可獲得正丙胺預(yù)支撐的層狀鈮鉬酸和鈮鎢酸,進一步與醋酸鉻水溶液在回流條件下進行反應(yīng)后,得到鉻的多聚陽離子插層的層狀鈮鉬酸鹽和鈮鎢酸鹽,經(jīng)在空氣氣氛中高溫焙燒后分別得到氧化鉻柱層狀層狀鈮鉬酸(CrOx-HNbMoO6)和鈮鎢酸(

6、CrOx-HNbWO6),它們也是新的層柱產(chǎn)品。CrOx-HNbMoO6的層間距為1.36nm,比表面積為25 m2·g-1;CrOx-HNbWO6的層問距為1.96 nm,比表面積為34m2·g-1。
　　 (3)氧化鋯柱層狀鈮酸和鈮鉬酸的合成及結(jié)構(gòu)
　　 選擇正丙醇鋯作有機鋯源,采用兩種不同方式來制備鋯柱化液,其中以二甘醇作穩(wěn)定劑獲得的鋯的多聚陽離子溶液能與長鏈烷胺預(yù)支撐的層狀鈮酸或鈮鉬酸進行有效的插層反應(yīng),插層反應(yīng)