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物理化学学报  2017, Vol. 33 Issue (12): 2359-2376    DOI: 10.3866/PKU.WHXB201706094
综述     
无机多孔材料的合成及其在环境催化领域的应用
王斓懿1,于学华1,*(),赵震1,2,*()
1 沈阳师范大学化学化工学院,能源与环境催化研究所,沈阳110034
2 中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室,北京102249
Synthesis of Inorganic Porous Materials and Their Applications in the Field of Environmental Catalysis
Lan-Yi WANG1,Xue-Hua YU1,*(),Zhen ZHAO1,2,*()
1 Institute of Catalysis for Energy and Environment, College of Chemistry and Chemical Engineering, Shenyang Normal University, Shenyang 110034, P. R. China
2 State Key Laboratory of Heavy Oil Processing, China University of Petroleum Beijing, Beijing 102249, P. R. China
 全文: PDF(1653 KB)   HTML 输出: BibTeX | EndNote (RIS) |
摘要:

无机多孔材料因其具有特殊的物化性能在化工、能源、环保等相关领域被广泛应用。本文总结了无机多孔材料的当前研究进展,详细介绍了微孔、介孔、大孔材料和大孔-介孔、大孔-微孔、介孔-微孔以及大孔-介孔-微孔等复合孔材料的制备方法,并介绍了无机多孔材料在室内、外等环保催化领域的应用,特别介绍了多孔材料对于消除移动源污染的应用。最后,对当前无机多孔材料在制备方面存在的问题进行了总结,并对今后无机多孔材料的制备方法和研究方向进行了展望。

关键词: 无机多孔材料合成应用环保展望    
Abstract:

Inorganic porous materials have been widely applied in the field of chemical industry, energy, environmental protection and other fields owing to their special physicochemical properties. In this paper, the current research progress on inorganic porous materials was summarized. The detailed preparation methods for macroporous, mesoporous, microporous materials and macro-mesoporous, macro-microporous, meso-microporous, macro-meso-microporous materials have been discussed in detail. The indoor and outdoor applications of inorganic porous materials for environmental protection were described and the application of inorganic porous materials in the field of removing mobile source pollution was particularly introduced. Finally, the existing problems about the preparation of inorganic porous materials were summarized and the future research directions for the preparation and application of inorganic porous materials were also prospected.

Key words: Porous Materials    Synthesis    Application    Environmental protection    Prospect
收稿日期: 2017-04-21 出版日期: 2017-06-09
中图分类号:  O643  
基金资助: 国家自然基金项目(21603149);国家自然基金项目(91545117);辽宁省博士启动项目(201601150);沈阳师范大学校内项目(XNL2016005);辽宁省高校重大科技平台“能源与环境催化工程技术研究中心”
通讯作者: 于学华,赵震     E-mail: yuxuehua1986@163.com;zhaozhen@synu.edu.cn; zhenzhao@cup.edu.cn
作者简介: 王斓懿,1992年出生。2011年本科毕业于沈阳师范大学,现于沈阳师范大学化工学院攻读硕士学位,主要研究多孔材料对柴油车炭烟颗粒的催化氧化等|于学华,1986年出生。2009年、2012年获鲁东大学本科和硕士学位,2015年获中国石油大学(北京)博士学位。2015年起在在沈阳师范大学任教,聘为副教授。主要研究方向:大孔基材料催化燃烧柴油车炭烟颗粒炭烟、室内甲醛净化等|赵震,1964年出生。1996年博士毕业于中国科学院长春应用化学研究所。现为沈阳师范大学化学化工学院院长/特聘教授、中国石油大学(北京)教授;“长江学者”特聘教授。主要研究方向:环境催化、石油炼制与化工催化、固体表面化学及谱学表征、光催化、理论计算研究等方向
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王斓懿
于学华
赵震

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王斓懿,于学华,赵震. 无机多孔材料的合成及其在环境催化领域的应用[J]. 物理化学学报, 2017, 33(12): 2359-2376, 10.3866/PKU.WHXB201706094

Lan-Yi WANG,Xue-Hua YU,Zhen ZHAO. Synthesis of Inorganic Porous Materials and Their Applications in the Field of Environmental Catalysis. Acta Phys. -Chim. Sin., 2017, 33(12): 2359-2376, 10.3866/PKU.WHXB201706094.

链接本文:

http://www.whxb.pku.edu.cn/CN/10.3866/PKU.WHXB201706094        http://www.whxb.pku.edu.cn/CN/Y2017/V33/I12/2359

图1  (a)无溶剂的路线合成S-Si-ZSM-分子筛(b)热液工艺路线合成硅-1分子筛的结晶曲线14
图2  有机模板剂与无有机模板剂制备的SAPO 34分子筛的SEM图及孔隙大小分布曲线17
图3  (A)和(B)分别为KIT-6/NiMoO4复合物和介孔NiMoO4的TEM照片;(C)和(D)分别为介孔分子筛NiMoO4在真空和大气压力下氮气吸附-脱附等温线和孔隙大小分布23
图4  A:模板剂形成过程示意图;B:MSN-UV的扫描电镜图像;C:TEM图像;D:N2吸附等温线和E:偶氮苯衍生物模板剂去除后,MSNs的孔径分布32
图5  所制备的样品的孔径分布39, 40
Sample Mg-Al400 Mg-Al500 Mg-Al700
Average pore size/nm 4.7 6.5 7.7
Pore volume/(cm3·g?1) 0.4 0.56 0.51
Surface area/(m2·g?1) 338.2 340.1 266.4
Average crystalline size/nm 3.7 5.1 5.5
表1  样品的结构特性39
图6  通过蒸发驱动自组装的形成过程的示意图42
图7  复制胶体晶体的结构到无机多孔材料的一般过程示意图47, 48
图8  三维有序大孔催化剂的SEM和TEM图像
图9  三维有序大孔催化剂的SEM、TEM和STEM图像
图10  控制石墨毡上碳纳米管和聚苯胺改变的步骤简图66
图11  活性炭为模板剂合成ZSM-5示意图70
图12  合成样品的小角XRD和TEM图像78
图13  在3DOM CZY催化剂上负载Pt纳米粒子的示意图81
图14  催化过滤器再生原理示意图与催化过滤器装置外形照片120
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