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由于催化机理的复杂性，单一金属掺杂的催化剂其催化性能单一，为了提高催化剂性能，人们考虑在MCM41介孔分子筛中掺杂多种金属以提高催化活性，或得到催化剂的多功催化能性。张晓勤[13,14]等采用水热法在凝胶体系中加入Dy(ClO4)3和Mn(ClO4)2可以合成双金属介孔分子筛(Dy，Mn)MCM41，该分子具有比表面积大、热及水热稳定性好、机械强度高等特点。罗洁莹[15,16]等以十751烷基三甲基溴化铵为模板剂，钛酸四丁酯为钛源，采用水热合成法合成了Ti-Zn-MCM41介孔分子筛，并考察了硅源、晶化时间、晶化温度、物料组成等对晶化的影响。与单组分掺杂的MCM41相比，双金属掺杂的MCM41在催化反应中表现出了更高的活性。蒋斯扬[17]等以水玻璃为硅源，硝酸锌，锡酸钠为金属源，十751烷基三甲基溴化铵为模板剂，采用水热合成法碱性条件下合成了锌锡双金属掺杂的MCM41。该材料对苯酚羟基化反应具有良好的催化性能，锌锡修饰的MCM41催化活性明显优于单组分金属掺杂。
因此，为提高Cu-MCM41应用于催化领域的性能，提高其催化选择性，现研究碱土、铜双金属掺杂的介孔分子筛。探究双金属掺杂的碱土-铜-MCM41介孔分子筛的性质及其应用。本文拟在碱性条件下采用水热合成法一步合成碱土-铜-MCM41。并通过红外、XRD对其结构进行表征。
1 实验部分
1.1 试剂和仪器
实验过程所用试剂和仪器如表1、表2所示。
表1 实验过程所用试剂
试剂名称 生产厂家 等级
氢氧化钠 天津市凯通化学试剂有限公司 AR
十751烷基三甲基溴化铵 国药集团化学试剂有限公司 AR
正硅酸乙酯 国药集团化学试剂有限公司 AR
硝酸铜 国药集团化学试剂有限公司 AR
硝酸镁 国药集团化学试剂有限公司 AR
硝酸钙 国药集团化学试剂有限公司 AR
硝酸锶 天津市福晨化学试剂厂 CP
硝酸钡 北京化工厂 AR
表2 实验过程所用仪器
仪器名称 生产厂家 型号
电热鼓风干燥箱 上海标和仪器有限公司 2471-CHA
玻璃仪器气流烘干器 郑州长城科技工贸有限公司 KQ-C
循环水式真空泵 郑州长城科技工贸有限公司 SHB-Ⅱ1
马弗炉 南阳市鑫宇电热源器件 XY-1400
红外光谱仪（KBr压片） 日本分光公司 WQF-510
电子天平 梅特勒-托利多仪器有限公司-上海 PL601-L
集热式恒温加热磁力搅拌器 巩义市英峪高科仪器厂 DF-101s
1.2 实验原理
在45℃碱性条件下，使铜和碱土金属离子进入到正硅酸乙酯分子中，形成有序的碱土-铜-MCM-41。其形成过程如下：
1.3 实验步骤
用分析天平称量氢氧化钠，加入62mL蒸馏水于烧杯中溶解，放入集热磁力搅拌器（45°C），搅拌，称取十751烷基三甲基溴化铵放入烧杯中，用薄膜封口，搅拌1小时；滴加5mL配好的硝酸铜和碱土的硝酸盐溶液的混合液，然后立刻逐滴加入正硅酸乙酯8.5mL，封口搅拌1小时（45°C）；将混合液体倒入反应釜中，然后将四个反应釜一起放入烘箱中，在110°C下晶化72小时；取出冷却，抽滤，洗涤两遍，将含碱土、铜的介孔分子筛放入马弗炉中，以2°C/min的速率升温至550°C，保温6小时，制得含碱土-铜-MCM-41介孔分子筛。