基于表面金屬有機(jī)化學(xué)方法的硅膠表面氧化鈦的制備及表征

李金靈, 高子偉

(1. 西安石油大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院, 西安 710065; 2. 陜西師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院, 西安 710119)

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基于表面金屬有機(jī)化學(xué)方法的硅膠表面氧化鈦的制備及表征

李金靈1,2, 高子偉2

(1. 西安石油大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院, 西安 710065; 2. 陜西師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院, 西安 710119)

摘要以普通硅膠為載體, 采用表面金屬有機(jī)化學(xué)合成技術(shù), 通過(guò)“一鍋”反應(yīng)制備了硅膠表面金屬有機(jī)鈦化合物, 然后經(jīng)高溫煅燒獲得了硅膠表面氧化鈦. 采用傅里葉變換紅外光譜(FTIR)、 X射線光電子能譜(XPS)、 熱重分析(TG-DTA)及原子力顯微鏡(AFM)對(duì)硅膠表面金屬有機(jī)鈦化合物和表面氧化鈦進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征. 結(jié)果表明, 高溫煅燒過(guò)程中, 硅膠表面金屬有機(jī)鈦化合物不僅脫除了有機(jī)配體, 并且通氧使其表面“再生”羥基, 確保了鈦的四配位形式不變; 氧化鈦通過(guò)Si—O—Ti鍵錨定在硅膠表面, 呈分散、 孤立狀態(tài)分布. 高溫煅燒后, 硅膠的骨架結(jié)構(gòu)保持完好.

關(guān)鍵詞表面金屬有機(jī)化學(xué)方法; 表面金屬有機(jī)鈦化合物; 硅膠表面氧化鈦; 表面結(jié)構(gòu)

含過(guò)渡金屬的硅基二氧化硅催化劑由于在環(huán)境及工業(yè)催化等領(lǐng)域的良好應(yīng)用前景受到人們的廣泛關(guān)注. 其中, 鈦硅催化劑因具有較好的光催化活性、 高的比表面積、 熱穩(wěn)定性、 容易分離, 以及可回收并重復(fù)使用等特性, 已成為催化領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一[1～3]. 目前鈦硅催化劑的制備方法有2種: (1) 在基體材料(載體)制備過(guò)程中加入鈦元素, 得到鈦元素混合在基體材料中的鈦硅催化劑; (2) 通過(guò)載體表面羥基與鈦前驅(qū)體反應(yīng)將鈦元素負(fù)載到載體表面得到鈦硅催化劑. 由于催化反應(yīng)通常是在表面進(jìn)行的, 因此利用第二種方法制備的鈦硅催化劑具有更好的催化性能. 另外, 催化活性不僅與中心金屬鈦的含量有關(guān), 還與其在基體材料表面的存在形式有關(guān), 孤立的、 單核的、 四配位的鈦具有最好的催化活性[4,5]. 但是通過(guò)化學(xué)方法設(shè)計(jì)合成硅膠表面鈦物種結(jié)構(gòu)和組成明確的催化劑仍然是一項(xiàng)非常具有挑戰(zhàn)性的工作.

表面金屬有機(jī)化學(xué)是以金屬有機(jī)化合物與固體表面的反應(yīng)為研究對(duì)象, 在固體表面接枝金屬有機(jī)基團(tuán), 制備表面組成和結(jié)構(gòu)明確、 性能特殊的具有“單點(diǎn)”催化活性中心的催化劑和吸附材料.Grinenval等[6]基于表面金屬有機(jī)化學(xué)的合成方法制備了硅膠表面含氧酸鹽化合物, 表面化合物的分散性和規(guī)整性明顯優(yōu)于采用浸漬法制得的相應(yīng)表面化合物的分散性和規(guī)整性. 在表面金屬有機(jī)化學(xué)合成過(guò)程中, 除了需要對(duì)載體進(jìn)行預(yù)處理使其表面羥基盡可能以單一形式存在外, 選擇合適的金屬前驅(qū)體和有機(jī)配體亦能調(diào)控中心金屬在載體表面的分布狀態(tài), 使表面活性金屬之間不易形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu), 而是以孤立形式存在[7～10].

本文采用表面金屬有機(jī)化學(xué)合成技術(shù), 以硅膠為載體, 四(二甲氨基)鈦[Ti(NMe2)4]為前驅(qū)體, 苯酚、 苯甲酸、 1-萘酚或1-萘甲酸為表面間隔配體, 設(shè)計(jì)合成了4種硅膠表面金屬有機(jī)鈦化合物, 然后在氧氣氣氛下高溫煅燒脫除有機(jī)基團(tuán), 同時(shí)生成的部分水分子與底物反應(yīng)使表面轉(zhuǎn)化為Ti—O基團(tuán)并“再生”表面羥基, 確保鈦的四配位形式不變. 合成反應(yīng)過(guò)程中副產(chǎn)物二甲胺為氣體, 易分離除去. 另外, 選擇的4種有機(jī)小分子配體中只含有C和H2種元素, 煅燒過(guò)程中生成的副產(chǎn)物僅為CO2和H2O.

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1試劑與儀器

苯酚(西安化學(xué)試劑廠, 分析純); 苯甲酸(天津市津北精細(xì)化工有限公司, 分析純); 1-萘酚(純度>99%)、 1-萘甲酸(純度98%)和Ti(NMe2)4(純度99.99%)購(gòu)于北京百靈威科技有限公司; 硅膠(購(gòu)于第四軍醫(yī)大學(xué)); 甲苯(中國(guó)國(guó)藥上?；瘜W(xué)試劑廠, 分析純).

TENSOR27型紅外光譜儀(CaF2鹽窗直接對(duì)樣品粉末進(jìn)行測(cè)定), 德國(guó)Bruker公司;PHI-5400型X射線光電子能譜儀(XPS), 美國(guó)PE公司;Q1000DSC+LNCS+FACSQ600SDT型熱重-差熱分析儀(TG-DTA), 美國(guó)TA公司;WET-SPM-9500J3型原子力顯微鏡(AFM), 日本島津公司.

1.2實(shí)驗(yàn)過(guò)程

實(shí)驗(yàn)基于Schlenk技術(shù), 在無(wú)水無(wú)氧條件下操作, 甲苯使用前在鈉和二苯甲酮體系中回流24h. 實(shí)驗(yàn)流程如圖1所示.

Fig.1　Synthetic routes of surface organtitanium complexes and surface titanium oxide

1.2.1硅膠的活化取一定量的硅膠置于管式爐中, 以1 ℃/min的升溫速率升溫至550 ℃, 在升溫到200 ℃時(shí)開(kāi)始通入干燥氧氣, 并在550 ℃下保溫6h后, 抽真空, 在0.1Pa的動(dòng)態(tài)真空條件下繼續(xù)保溫6h, 然后自然降至室溫, 并記為SiO2-550.

1.2.2硅膠表面金屬有機(jī)鈦化合物的合成在手套箱中, 將高溫處理過(guò)的1g硅膠分散于40mL甲苯中, 攪拌下加入Ti(NMe2)4(1.6mmol, 0.358g)和苯酚(4.8mmol, 0.451g), 溶液由無(wú)色變?yōu)榧t褐色, 繼續(xù)攪拌, 反應(yīng)過(guò)夜, 過(guò)濾, 濾出物用甲苯洗滌多次至洗出液無(wú)色, 然后真空干燥2d, 得到的黃綠色粉末即為硅膠表面苯酚鈦化合物, 記為Ti/SiO2(1).

采用類似的方法合成硅膠表面苯甲酸鈦化合物(白色粉末), 記為Ti/SiO2(2); 硅膠表面萘酚鈦化合物(褐色粉末), 記為Ti/SiO2(3); 硅膠表面萘甲酸鈦化合物(白色粉末), 記為Ti/SiO2(4).

1.2.3硅膠表面氧化鈦的制備將上述4種硅膠表面金屬有機(jī)鈦化合物分別置于管式爐中, 以1 ℃/min的升溫速率升溫至550 ℃, 在升溫至150 ℃時(shí)開(kāi)始通入干燥氧氣, 并在550 ℃下保溫6h后, 抽真空, 在0.1Pa的動(dòng)態(tài)真空條件下繼續(xù)保溫6h, 然后自然降溫至室溫, 得白色粉末, 即硅膠表面氧化鈦, 依次記為TiO2/SiO2(1),TiO2/SiO2(2),TiO2/SiO2(3)和TiO2/SiO2(4).

2結(jié)果與討論

2.1FTIR分析

圖2是硅膠、 硅膠表面金屬有機(jī)鈦化合物及硅膠表面氧化鈦在4000～3500cm-1范圍內(nèi)的紅外圖譜. 可以看出, 發(fā)生反應(yīng)后, 硅膠在3747cm-1處的孤立羥基峰明顯減弱, 且有3～6cm-1的紅移. 可以判斷硅膠表面硅羥基參與了反應(yīng)[11], 而紅移的原因是剩余的硅羥基與Ti(NMe2)4中未被取代的—N—CH3基團(tuán)形成了分子內(nèi)氫鍵所致[12]. 當(dāng)硅膠表面金屬有機(jī)鈦化合物煅燒后, 3747cm-1處的羥基峰又有所增強(qiáng), 這是因?yàn)橛袡C(jī)基團(tuán)煅燒過(guò)程中生成的部分水分子與表面中心金屬鈦發(fā)生了反應(yīng), 在硅膠表面“再生”了孤立羥基, 形成了Ti—OH鍵[13,14], 這與預(yù)先設(shè)計(jì)相吻合, 也說(shuō)明硅膠表面氧化鈦中有Si—OH和Ti—OH基團(tuán).

Fig.2　FTIR spectra of surface organtitanium complexes and surface titanium oxide within 3500—4000 cm-1(A) a. SiO2-550, b. Ti/SiO2(1), c. TiO2/SiO2(1); (B) a. SiO2-550, b. Ti/SiO2(2), c. TiO2/SiO2(2); (C) a. SiO2-550, b. Ti/SiO2(3), c. TiO2/SiO2(3); (D) a. SiO2-550, b. Ti/SiO2(4), c. TiO2/SiO2(4).

Fig.3　FTIR spectra of surface organtitanium complexes and surface titanium oxide within 400—1200 cm-1(A)a. SiO2-550, b. Ti/SiO2(1), c. TiO2/SiO2(1); (B) a. SiO2-550, b. Ti/SiO2(2), c. TiO2/SiO2(2); (C) a. SiO2-550, b. Ti/SiO2(3), c. TiO2/SiO2(3); (D) a. SiO2-550, b. Ti/SiO2(4), c. TiO2/SiO2(4).

圖3是硅膠、 硅膠表面金屬有機(jī)鈦化合物以及硅膠表面氧化鈦在1200 ～ 400cm-1范圍的紅外圖譜. 由圖3可見(jiàn), 不管是反應(yīng)后還是煅燒后, 硅膠特征吸收峰保持不變, 1090cm-1左右的吸收峰是Si—O—Si鍵的反對(duì)稱伸縮振動(dòng)引起的強(qiáng)吸收帶, 810cm-1附近是Si—O—Si鍵的彎曲振動(dòng)吸收峰, 462cm-1附近是Si—O—Si鍵的搖擺振動(dòng)吸收峰[15], 此外沒(méi)有其它的吸收峰, 這說(shuō)明硅膠比較純凈, 是單純的二氧化硅結(jié)構(gòu); 另外也說(shuō)明了在反應(yīng)過(guò)程中以及高溫煅燒后, 硅膠的骨架結(jié)構(gòu)沒(méi)有發(fā)生變化. 對(duì)于硅膠表面金屬有機(jī)鈦化合物, 756和692cm-1左右的吸收峰可歸屬于苯環(huán)或萘環(huán)在指紋區(qū)的特征峰. 硅膠表面氧化鈦均在960cm-1左右出現(xiàn)了Si—O—Ti鍵的特征伸縮振動(dòng)吸收峰[16,17], 說(shuō)明表面氧化鈦與載體硅膠之間存在化學(xué)鍵作用, 氧化鈦通過(guò)Si—O—Ti鍵錨定在硅膠表面. 同時(shí), 650cm-1左右沒(méi)有觀察到典型的Ti—O—Ti鍵振動(dòng)峰的存在, 可以說(shuō)明硅膠表面的氧化鈦是孤立存在的, 未形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)或者二氧化鈦的交織結(jié)構(gòu). 另外, 對(duì)于N—O鍵有3組特征峰, 分別是1618cm-1處的強(qiáng)N—O鍵的反對(duì)稱伸縮峰、 1318cm-1處相對(duì)較弱的對(duì)稱伸縮峰和750cm-1左右的彎曲伸縮振動(dòng)峰, 但是在硅膠表面金屬有機(jī)鈦化合物的紅外圖譜上并未觀察到這些峰的存在, 表明硅膠表面未形成NO2物種.

2.2TG-DTA分析

硅膠表面金屬有機(jī)鈦化合物熱分析條件是在氧氣氣氛下從室溫升溫至800 ℃, 升溫速率10 ℃/min, 結(jié)果如圖4所示. 從圖4中可以看出, 樣品Ti/SiO2(1)[圖4(A)]在50 ℃左右即出現(xiàn)1個(gè)小吸熱峰, 對(duì)應(yīng)TG曲線上的失重約為0.5%, 這是樣品表面吸附的少量自由水被脫除. 在90～260 ℃之間出現(xiàn)寬的吸熱峰, 對(duì)應(yīng)的TG曲線上的失重約為5.5%, 是樣品表面以氫鍵形式存在的水被脫去; 在300～500 ℃之間時(shí),DTA曲線上出現(xiàn)2個(gè)明顯的放熱峰, 對(duì)應(yīng)的是有機(jī)物的氧化分解, 失重率為6.5%. 繼續(xù)升高溫度時(shí),TG曲線趨于平緩, 沒(méi)有失重現(xiàn)象. 通過(guò)分析可知, 硅膠表面金屬有機(jī)鈦化合物的高溫煅燒以及對(duì)載體的高溫處理選擇550 ℃是合適的, 并且通過(guò)紅外分析可知, 在煅燒過(guò)程中硅膠的骨架結(jié)構(gòu)保持不變.

Fig.4　TG-DTA curves of surface organtitanium complexes (A) Ti/SiO2(1); (B) Ti/SiO2(2); (C) Ti/SiO2(3); (D) Ti/SiO2(4).

樣品Ti/SiO2(2)[圖4(B)]在415 ℃之前的DTA曲線上沒(méi)有明顯的吸熱峰或放熱峰, 對(duì)應(yīng)的TG曲線上的失重率約為10%, 這是樣品表面吸附水和以氫鍵形式存在的水分子被脫去. 在420～530 ℃時(shí),DTA曲線上出現(xiàn)1個(gè)明顯的放熱峰, 對(duì)應(yīng)TG曲線上有明顯的失重, 約為6.6%, 為有機(jī)物的氧化分解, 這與Ti/SiO2(1)的分析結(jié)果一致. 當(dāng)溫度高于530 ℃時(shí),TG曲線趨于平緩, 沒(méi)有失重現(xiàn)象, 所以對(duì)Ti/SiO2(2)也應(yīng)該選擇550 ℃的煅燒溫度. 另外, 此樣品在整個(gè)煅燒過(guò)程中只顯示放熱峰而沒(méi)有吸熱峰, 可能是由于有機(jī)物氧化燃燒反應(yīng)的熱量釋放速率大于吸熱分解的熱量吸收速率, 因此體系很難達(dá)到吸熱階段.Ti/SiO2(3)和Ti/SiO2(4)的TG-DTA曲線[圖4(C)和(D)]峰形與Ti/SiO2(1)和Ti/SiO2(2)的TG-DTA峰形相似. 但是Ti/SiO2(3)在220 ～ 500 ℃之間的失重率為13.6%,Ti/SiO2(4)在300～500 ℃之間的失重率為13.7%, 約是Ti/SiO2(1)和Ti/SiO2(2)在此階段失重率的2倍. 這是因?yàn)門i/SiO2(1),Ti/SiO2(2),Ti/SiO2(3)和Ti/SiO2(4)在制備過(guò)程中所用的有機(jī)配體分別是苯酚、 苯甲酸、 1-萘酚和1-萘甲酸, 所以在有機(jī)物氧化失重階段以萘衍生物為配體的硅膠表面金屬有機(jī)鈦化合物的失重率是以苯衍生物為配體的硅膠表面金屬有機(jī)鈦化合物的失重率的2倍.

2.3XPS分析

圖5為硅膠表面金屬有機(jī)鈦化合物的XPS全掃描譜圖. 可以看出, 4種硅膠表面金屬有機(jī)鈦化合物的譜圖相似, 樣品表面均由Ti,Si,O,C和N5種元素組成,N元素的存在也說(shuō)明了仍然有N—CH3基團(tuán)的存在, 這與前面的分析結(jié)果一致.

Fig.5　XPS survery spectra for surface organtitanium complexes (A) Ti/SiO2(1); (B) Ti/SiO2(2); (C) Ti/SiO2(3); (D) Ti/SiO2(4).

為確定Ti元素價(jià)態(tài), 對(duì)Ti的Ti2p峰進(jìn)行分峰擬合處理, 如圖6所示. 可以看出,Ti2p峰均為典型的雙峰結(jié)構(gòu), 即由位于較低結(jié)合能的Ti2p3/2峰和位于較高結(jié)合能的Ti2p1/2峰組成, 說(shuō)明鈦元素以四配位形式存在[18,19]. 純TiO2的Ti2p3/2峰和Ti2p1/2峰分別在458.6和464.4eV處, 而對(duì)于Ti/SiO2(1),Ti/SiO2(2),Ti/SiO2(3)和Ti/SiO2(4)中的Ti2p峰的分峰Ti2p3/2峰和Ti2p1/2的結(jié)合能, 分別為460.08和465.88eV, 460.08和464.88eV, 460.78和465.98eV, 460.78和465.88eV, 均高于純TiO2的Ti2p3/2峰和Ti2p1/2峰的結(jié)合能. 這是因?yàn)樵诠枘z表面金屬有機(jī)鈦化合物中,Ti的化學(xué)環(huán)境發(fā)生了改變, 中心金屬鈦不僅與硅膠表面羥基氧配位, 還與配體中的酚羥基氧或羧酸基氧配位, 從而使鈦周圍的電子云密度降低, 提高了鈦的結(jié)合能.

Fig.6　Ti2p peak fitting results of surface organtitanium complexes(A) Ti/SiO2(1); (B) Ti/SiO2(2); (C) Ti/SiO2(3); (D) Ti/SiO2(4).

對(duì)N1s峰分峰擬合處理結(jié)果見(jiàn)圖7. 在硅膠表面金屬有機(jī)鈦化合物中,N1s峰的結(jié)合能在402eV附近, 比氮摻雜二氧化鈦材料中N1s的結(jié)合能397.2eV偏高[20～23], 這可能是因?yàn)樵诘獡诫s二氧化鈦材料中, 部分N原子進(jìn)入TiO2晶格中, 取代了晶格中的O, 導(dǎo)致半導(dǎo)體價(jià)帶電位升高, 相應(yīng)的禁帶寬度降低, 從而使電子和空穴更容易分離, 最終導(dǎo)致Ti離子的最外層電子云密度降低所致. 據(jù)此可以推測(cè)在硅膠表面金屬有機(jī)鈦化合物中氮原子以O(shè)—Ti—N形式存在[23,24], 即在反應(yīng)中Ti(NMe2)4中的—NCH3未被完全取代, 這與前面的分析結(jié)果相一致.

Fig.7　N1s peak fitting result of surface organtitanium complexes (A) Ti/SiO2(1); (B) Ti/SiO2(2); (C) Ti/SiO2(3); (D) Ti/SiO2(4).

2.4AFM分析

圖8是硅膠以及硅膠表面氧化鈦的AFM圖. 從圖8可以看出,SiO2-550表面相對(duì)較為平整, 而硅膠表面氧化鈦的表面均有明顯的高度分散的突起, 為TiO2顆粒, 并且顆粒分布相對(duì)均勻, 平均粗糙度約為3.87nm. 由于硅膠表面金屬有機(jī)鈦化合物中配體的不同, 使得煅燒后的表面氧化物的形貌亦有差異, 以苯基衍生物為配體得到的相應(yīng)表面氧化鈦中表面分布的氧化鈦顆粒相對(duì)致密, 緊密堆積. 而以萘基衍生物為配體得到的相應(yīng)的表面氧化鈦中表面分布的氧化鈦顆粒相對(duì)疏松. 因此, 通過(guò)篩選不同的有機(jī)配體可以調(diào)控表面氧化鈦的形貌.

Fig.8　AFM images of SiO2-550 and surface titanium oxide (A) SiO2-550; (B) TiO2/SiO2(1); (C) TiO2/SiO2(2); (D) Ti/SiO2(3); (E) TiO2/SiO2(4).

2.5表面結(jié)構(gòu)分析

受固體表面反應(yīng)影響因素的復(fù)雜性以及表征手段的限制, 明確了解表面鈦物種的結(jié)構(gòu)存在著很大困難. 但現(xiàn)有的文獻(xiàn)[25～27]認(rèn)為, 前驅(qū)體鈦化合物對(duì)硅膠表面活性中心鈦的結(jié)構(gòu)有很大影響.Scott等[25]通過(guò)Ti(OiPr)4以及Ti(NMe2)4與不同活化溫度處理的硅膠表面羥基的反應(yīng)發(fā)現(xiàn), 以Ti(OiPr)4為前驅(qū)體時(shí), 得到的硅膠表面金屬有機(jī)鈦化合物是以二聚體五配位形式存在, 表面鈦原子之間通過(guò)Ti—O—Ti鍵相連; 以Ti(NMe2)4為前驅(qū)體時(shí), 得到的硅膠表面金屬有機(jī)鈦化合物都是以孤立的單核四配位形式存在. 我們?cè)诔浞挚紤]前驅(qū)體鈦化合物對(duì)硅膠表面結(jié)構(gòu)的影響以及副產(chǎn)物分離的基礎(chǔ)上, 選擇Ti(NMe2)4為前驅(qū)體, 同時(shí)使用有機(jī)小分子配體對(duì)中心金屬鈦在硅膠表面分布實(shí)施空間間隔, 確保硅膠表面鈦以孤立分散的四配位形式存在.

結(jié)合前述分析, 推測(cè)硅膠表面金屬有機(jī)鈦化合物的結(jié)構(gòu)及硅膠表面氧化鈦示意圖如圖9所示. 由圖9可知, 合成的硅膠表面金屬有機(jī)鈦化合物及其煅燒后的硅膠表面氧化鈦均以單核孤立的四配位形式存在, 且硅膠表面氧化鈦表面有“再生”的Ti—OH.

Fig.9　Grafting of Ti(Ⅳ)-centred active sites on silica

3結(jié)論

采用表面金屬有機(jī)化學(xué)合成技術(shù), 制備了4種硅膠表面金屬有機(jī)鈦化合物, 然后在氧氣氣氛下, 于550 ℃高溫煅燒得到硅膠表面氧化鈦, 并對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了推測(cè), 表面Ti(Ⅳ)呈孤立、 分散狀態(tài)分布. 整個(gè)制備過(guò)程中硅膠骨架結(jié)構(gòu)保持完好, 且副產(chǎn)物容易分離, 不產(chǎn)生有毒有害氣體, 為制備結(jié)構(gòu)明確的表面金屬有機(jī)化合物提供了一條新的研究思路.

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(Ed.:V,Z)

?SupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina(Nos.21271124, 20771071),theNaturalScienceBasicResearchPlanofShaanxiProvince,China(No.2014JQ2056)andtheKeyLaboratoryScientificResearchProgramofShaanxiProvincialEducationDepartment,China(No.14JS086).

doi:10.7503/cjcu20150707

收稿日期:2015-09-11. 網(wǎng)絡(luò)出版日期: 2016-04-07.

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金(批準(zhǔn)號(hào): 21271124, 20771071)、 陜西省自然科學(xué)基礎(chǔ)研究計(jì)劃項(xiàng)目(批準(zhǔn)號(hào): 2014JQ2056)和陜西省教育廳重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室科研計(jì)劃項(xiàng)目(批準(zhǔn)號(hào): 14JS086)資助.

中圖分類號(hào)O641

文獻(xiàn)標(biāo)志碼A

PreparationandCharacterizationofTi—OUnitsAnchoredonSilicabySurfaceOrganometallicChemistryMethod?

LIJinling1,2,GAOZiwei2*

(1. College of Chemistry and Chemical Engineering, Xi’an Shiyou University, Xi’an 710065, China;2. School of Chemistry & Chemical Engineering, Shaanxi Normal University, Xi’an 710119, China)

AbstractBased on the surface organometallic chemistry method, four surface organtitanium complexes anchored on silica were obtained by the reaction of spacer ligand (phenol, benzoic acid, 1-naphthol and 1-naphthol acid as spacer ligand, respectively), Ti(NMe2)4 and silica in one pot reaction system. Then, the four products were calcined respectively to obtain the titanum oxide anchored on silica. The surface organtitanium complexes and surface titanum oxides were characterized by Fourier transform infrared spectrum(FTIR), thermogravimetry analysis(TG-DTA), X-ray photoelectron spectrometry(XPS) and atomic force microscopy(AFM). The results showed that after calcination of surface organtitanium complexes at high temperature in O2, not only were the organic ligands removed, but also the surface hydroxy was regenerated, which ensured that the four coordination forms of Ti were not changed. Meanwhile, titanium oxides anchored on silica surface by Si—O—Ti bonds, and existed as isolated, dispersed and ordered form. In addition, the skeleton structure of the silica was kept well after calcination of surface organtitanium complexes.

KeywordsSurface organometallic chemistry; Surface organtitanium complex; Surface titanium oxide; Surface structure

聯(lián)系人簡(jiǎn)介: 高子偉, 男, 博士, 教授, 博士生導(dǎo)師, 主要從事金屬有機(jī)化學(xué)方面的研究.E-mail:zwgao@snnu.edu.cn