弱酸介质中介孔Zr-SiO 2 的合成及形貌控制

直接在介孔SiO2中掺杂金属Zr不是十分容易，这主要是由于在强酸介质中，Zr往往不能与Si源一起共缩合而被沉积到介孔SiO2骨架中。因此，本文采用原位一步合成法，在含有模板剂、盐酸、醋酸锌的弱酸性水溶液中添加Si源和Zr源，通过原位共沉积，直接制备出具有介孔结构的Zr-SiO2材料。研究结果表明：当合成母液中Zr与Si的摩尔比r ≤ 0.2：1时，所得样品具有高度有序的介孔结构；继续增加Zr的添加量（r=0.3或0.5）会使有序孔的规整性下降。随着合成体系中r从0.01变化到0.2，样品晶胞参数由9.7 nm增加到10.9 nm，孔壁厚度由1.4 nm增大到2.6 nm，证明了Zr对介孔SiO2骨架的有效掺杂。通过改变样品中的Zr掺杂量还可以调控所得Zr-SiO2材料的形貌，获得具有蠕虫状、葡萄状和麦粒状等形状规整的粒子。介孔Zr-SiO2材料在去除水体中有机染料亚甲基蓝中表现出良好的性能。