[發明專利]一種氧化硅介孔晶體及其制備方法

無效

• 申請號: 200710042885.1
• 申請日: 2007-06-28
• 公開（公告）號: CN101077778A
• 公開（公告）日: 2007-11-28
• 發明（設計）人: 車順愛;邱惠斌
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C01B33/18
• 分類號: C01B33/18;C01B39/00
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 羅蔭培

技術領域

本發明涉及一種無機介孔晶體及其制備方法，特別是具有橢圓形納米孔道的四方p2gg結構的氧化硅介孔晶體及其制備方法。

技術背景

有序介孔材料具有大的比表面積和孔體積、可調的孔結構、可調的孔徑、可以修飾的表面性質以及可以控制的形貌等等優點，因而在分離、催化、傳感以及作為合成其他材料的模板等各個領域都有非常大的應用潛力。在制備有序介孔材料時，通常需要用到有機表面活性劑作為結構導向劑，這些表面活性劑主要包括陽離子表面活性劑，陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑，見下列的非專利文獻1～3。合成具有新型介觀結構的有序多孔材料一直是有序介孔材料研究領域的熱點，其不但具有重要的基礎理論意義，也具有巨大的潛在應用價值。十多年來，多種具有不同介觀結構的有序介孔材料的合成方法已經被報道，最近，本人利用手性陰離子表面活性劑首次合成了具有手性介觀結構介孔二氧化硅材料，見非專利文獻4。但是，在有序介孔材料中還有幾種介觀結構，包括四方晶系的p2gg結構，至今沒有被發現。

非專利文獻1.Kresge，C.T.，Leonowicz，M.E.，Roth，W.J.，Vartuli，J.C.&Beck，J.S.Ordered?mesoporous?molecular?sieves?synthesized?by?a?liquid-crystaltemplate?mechanism，Nature?359，710(1992).

非專利文獻2.Zhao，D.et?al.Nonionic?triblock?and?star?diblock?copolymer?andoligomeric?surfactant?syntheses?of?highly?ordered，hydrothermally?stable，mesoproussilica?structures，J.Am.Chem.Soc.120，6024(1998).

非專利文獻3.Che，S.et?al.A?novel?anionic?surfactant?templating?route?forsynthesizing?mesoporous?silica?with?unique?structure，Nature?Materials?2，801(2003).

非專利文獻4.Che，S.et?al.Synthesis?and?characterization?of?chiral?mesoporoussilica，Nature?429，281(2004).

發明內容

本發明的目的是提出一種氧化硅介孔晶體及制備方法。

本發明的一種氧化硅介孔晶體的結構特征如下：

孔道截面具有橢圓特征，孔道排列結構為四方晶系的p2gg，孔徑為3～4nm，比表面積為800～1200m²/g，晶體呈現出飛碟狀外形，直徑為0.1～2μm。

本發明的一種氧化硅介孔晶體是以有機硅烷為氧化硅源，以陽離子表面活性劑為結構導向劑，在堿性條件下制備而出。

本發明的一種氧化硅介孔晶體的制備方法如下：

將陽離子表面活性劑溶于堿水中，攪拌并加熱至313～353K，待陽離子表面活性劑完全溶解后，在保持攪拌的情況下，加入有機硅烷，加完后保持攪拌反應1～2小時，經過離心分離或者過濾得到固體物質，再用離子交換水洗滌，303～323K干燥一天，823K焙燒5～6小時，得到一種氧化硅介孔晶體；其中陽離子表面活性劑∶有機硅烷∶離子交換水∶堿的摩爾比為0.9∶6.8∶10000∶3.0～3.5。

本發明所使用的陽離子表面活性劑，其結構式如下：

R-AB

其中，R為C₁₆、C₁₈或C₂₀的直鏈烷烴基；A為B為Br^-或Cl^-；其中有1-十六烷基-3-甲基溴化咪唑、1-十八烷基-3-甲基溴化咪唑、1-二十烷基-3-甲基溴化咪唑、1-十六烷基-3-甲基氯化咪唑、1-十八烷基-3-甲基氯化咪唑、1-二十烷基-3-甲基氯化咪唑、十六烷基溴化吡啶、十八烷基溴化吡啶、二十烷基溴化吡啶、十六烷基氯化吡啶、十八烷基氯化吡啶、二十烷基氯化吡啶。

本發明所使用的有機硅烷為四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四丙氧基硅烷、四異丙氧基硅烷、四丁氧基硅烷、二甲氧基二甲基硅烷、三甲氧基甲基硅烷或二甲氧基二異丙基硅烷。

本發明所使用的堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水、甲胺或乙胺。