一種大孔徑有序介孔二氧化矽分子篩的合成方法

2023-06-01 04:30:06

專利名稱：一種大孔徑有序介孔二氧化矽分子篩的合成方法
技術領域：
本發明屬於無機多孔材料技術領域，具體涉及一種二氧化矽介孔分子篩的合成方法，特別是用雙親性非離子嵌段高分子表面活性劑為結構導向劑，合成介孔分子篩的方法。
本發明提出的有序介孔二氧化矽分子篩的合成方法，以雙親性非離子嵌段高分子表面活性劑為結構導向劑，在酸性條件下將矽源水解得到，具體步驟如下首先將嵌段高分子表面活性劑、水、酸、矽源按摩爾比為(0.02-0.10)∶(300-600)∶(10-30)∶(1.0-5.0)混合，在15-80℃下攪拌，形成有機無機複合物，然後在80-150℃高溫下進行水熱處理，再經過濾、水洗、空氣下乾燥，並在450-600℃培燒而成。
上述方法中，嵌段高分子表面活性劑可為聚環氧乙烷-聚環氧丙烷-聚環氧乙烷三嵌段共聚物。矽源包括有機矽源和無機矽源，有機矽源為正矽酸甲酯、正矽酸乙酯、正矽酸丙酯、正矽酸丁酯之一種；無機矽源為矽酸鈉或矽溶膠之一種。所用的酸為HCl、H2SO4、HNO3和H3PO4之一種。
本發明合成的介孔二氧化矽分子篩為二維介孔結構(空間群為p6mm)，晶胞參數達到4-6nm，比表面為400-700m2g-1，孔容為0.3-1.0cm3g-1。所得產物經XRD和TEM驗證為二維介觀結構(p6mm)的介孔二氧化矽分子篩。本發明所採用的結構導向劑價格便宣，因而可降低合成成本，可促進介孔材料大規模工業化生產，同時推動這種新型納米孔材料在大分子催化、吸附和分離、傳感器、微器件以及光、電、磁等功能材料的研究和應用。
產物主要物化性質比表面積550m2g-1，孔容0.7cm3g-1，孔徑4.6nm，晶胞參數8.0nm。
實施例2，40℃下，將2.0g EO16PO58EO16溶解於100g1.6 M的硝酸溶液，攪拌均勻後加入6.0g矽酸鈉。連續攪拌24小時後，在100℃水熱處理24小時後，過濾，去離子水衝洗，真空乾燥後於500℃下培燒4小時。
產物主要物化性質比表面350m2g-1，孔容0.87cm3g-1，孔徑5.6nm，晶胞參數8.0nm。
實施例3，38℃下，將1.6g EO16PO58EO16溶解於75g1.6 M的鹽酸溶液，攪拌均勻後加入5.0g矽酸鈉。連續攪拌24小時後，在100℃水熱處理24小時後，過濾，去離子水衝洗，真空乾燥後於500℃下焙燒4小時。
產物主要物化性質比表面650m2g-1，孔容0.67cm3g-1，孔徑6.6nm，晶胞參數9.0nm。
權利要求
1.一種大孔徑有序介孔二氧化矽分子篩的合成方法，其特徵在於以雙親性非離子嵌段高分子表面活性劑為結構導向劑，在酸性條件下將矽源水解得到，具體步驟如下首先是將嵌段高分子表面活性劑、水、酸、矽源按摩爾比為(0.02-0.10)∶(300-600)∶(10-30)∶(1.0-5.0)混合，在15~80℃下攪拌，形成有機-無機複合物，然後在80~150℃高溫下進行水熱處理，再經過濾、水洗、空氣下乾燥，並在450~600℃焙燒而成。
2.根據權利要求1所述的合成方法，其特徵在於嵌段高分子表面活性劑為聚環氧乙烷-聚環氧丙烷-聚環氧乙烷三嵌段共聚物。
3.根據權利要求1所述的合成方法，其特徵在於矽源包括有機矽源和無機矽源，有機矽源為正矽酸甲酯、正矽酸乙酯、正矽酸丙酯、正矽酸丁酯之一種；無機矽源為矽酸鈉或矽溶膠之一種。
4.根據權利要求1所述的合成方法，其特徵在於所用的酸為HCl、H2SO4、HNO3或H3PO4之一種。
全文摘要
本發明涉及一種大孔徑、高有序度的介孔氧化矽分子篩的合成方法。它以價廉的工業化嵌段高分子共聚物、水、酸和矽源混合，攪拌，得到有機－無機複合物，經高溫水處理，再經過濾、水洗、空氣下乾燥，並焙燒後得到介孔分子篩產物。實驗結果表明由此合成的產物為二維六角孔道(p6mm)，具有孔徑均一，有序度高，牆厚等優點。由於其具有低廉的合成成本的優勢，可極大地促進介孔材料的大規模工業化生產，同時推動這種新型納米孔材料在大分子催化、吸附和分離、傳感器、微器件以及光、電、磁等功能材料的研究和應用。
文檔編號C01B39/00GK1390784SQ02136298
公開日2003年1月15日 申請日期2002年7月30日 優先權日2002年7月30日
發明者王麗敏, 範傑, 屠波, 趙東元 申請人:復旦大學