二氧化硅与金属钼的烧结

二氧化硅与金属钼的烧结
以纳米钼酸盐和铝氧化物为代表的纳米钼基化合物因具有优良的性能而备受关注。其中白钨矿结构的钼酸盐具有光致发光特性,三氧化钼具有催化活性,但二者分别存在荧光强度不高、易团聚失活的问题。二氧化硅具有光学透明、化学惰性、热稳定等特点,将钼基化合物与二氧化硅复合,有望提高钼基化合物的荧光、催化等性能。由于复合纳米材料的结构对性能也有很大影响,制备不同结构的钼基二氧化硅复合纳米材料对提高钼基化合物的性能具有重要的意义。 本文采用反相微乳液法,合成了核壳(@)、葡萄干-小面包(R-)、空心(◎)三种结构类型的钼基二氧化硅复合材料,研究了各结构的形成机理和性能,比较了葡萄干-小面包结构和空心结构的催化活性。同时将各结构的合成方法扩展到钨基、钒基二氧化硅纳米复合材料的合成中。 合成了核壳BaMoO4@SiO2纳米复合材料,研究了SiO2包覆对BaMoO4荧光性能的影响,发现Si02包覆可以显著增强BaMoO4的荧光强度。随着Si02壳厚度的增加,荧光强度呈先升后降的趋势,这种变化是由于Si02壳可以弥补BaMoO4的表面缺陷从而增强荧光量子产率,但同时也会吸收入射光和发射光,且吸收强度随着壳的增厚而增加。由于量子尺寸效应,BaMoO4荧光主峰进入紫外区。该方法可推广用于其他白钨矿钼酸盐和钨酸盐的Si02包覆。 合成了葡萄干-小面包结构MoO3/SiO2纳米复合材料(R-MoO3/SiO2),外径23±2nm,内核Mo03粒径为1.0±0.2nm, MoO3的大小取决于多孔复合材料的孔径。依据R-MoO3/SiO2的合成机理合成了R-WO3/SiO2和R-V2O5/SiO2复合材料。以苯甲醛和乙二醇的催化缩合为模型反应,在R-MoO3/SiO2用量1.1mol%、温度110℃、时间2h条件下苯甲醛转化率达98.2%,缩醛产物选择性100%,TOF为44.6h-1,且循环5次催化活性无降低。其原因在于复合材料的超小尺寸以及结构中多个活性位点的集合效应。 基于正负电荷之间的静电引力,采用带电双功能配体合成空心结构MoO3(?)SiO2纳米复合材料,用苯甲醛与乙二醇的缩醛反应比较MoO3(?)SiO2和R-MoO3/SiO2的催化活性。在催化剂用量1.1mol%、温度75℃、时间2h条件下,空心MoO3(?)SiO2和R-MoO3/SiO2催化苯甲醛转化率分别为85.0%和73.0%(选择性均为100%),TOF分别为38.6h-1和33.2h-1,这可归因于空心材料的高比表面积和短扩散路径。根据空心结构的形成机理,合成了一系列空心含氧酸盐、金属、金属氧化物和量子点◎SiO2复合材料。