[發(fā)明專利]一種高吸水量二氧化硅的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210486996.2
• 申請日: 2012-11-26
• 公開（公告）號: CN102992331A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梁長海;汪鐳;張淼;李闖
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: C01B33/12
• 分類號: C01B33/12
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于分子篩合成技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高吸水量二氧化硅的制備方法。具體說是提供了一種使用便宜硅源，如水玻璃、硅溶膠或無定形二氧化硅，和成孔劑為原料制備的高吸水量二氧化硅及其制備方法。

背景技術(shù)

二氧化硅是一種多孔無機(jī)材料，廣泛用于橡膠、農(nóng)藥、造紙、塑料加工等行業(yè)。近年來，多孔二氧化硅由于其低密度和高比表面積等特性，被用作絕緣、絕熱材料，更由于多孔二氧化硅具有發(fā)達(dá)的孔結(jié)構(gòu)，被用作吸附劑和催化劑載體，而在用作吸附劑時更多的是用作吸附水分的干燥劑。一般的二氧化硅的室溫條件下（溫度25℃，相對濕度50%）吸水量在30%（即1g二氧化硅樣品在常溫常壓下的飽和吸水量為0.3g）左右。

通常多孔二氧化硅的制備是在酸性或堿性條件下，以陽離子表面活性劑、陰離子表面活性劑或非離子表面活性劑為模板劑，通過硅氧鍵的縮合而得到的。中國專利CN101962192A報道了一種高吸附性多孔二氧化硅吸附劑的制備方法，在相對濕度為95%時水分吸附量可達(dá)60%，制備的多孔二氧化硅的孔徑為3-8nm。此制備方法對硅源的要求較高，需要硅醇鹽正硅酸甲酯或正硅酸乙酯，雖然制備的二氧化硅的吸水量較高，但是硅源價格的昂貴限制了此種方法的大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。同樣CN101016156A以十六烷基三甲基溴化銨為表面活性劑，硅醇鹽為硅源，在溫和條件下制備介孔二氧化硅材料，所需反應(yīng)時間（六天）相對較長，不利于工業(yè)生產(chǎn)。CN101880045A公布了一種高吸水性介孔分子篩MCM-41的制備方法，該方法需要對制備的MCM-41分子篩凝膠進(jìn)行陳化和高溫晶化，所需時間相對較長，優(yōu)選方案中提到的時間均在2小時以上，而且高溫晶化將帶來更多的能耗，不利于工業(yè)中的高效節(jié)能生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種高吸水量二氧化硅的制備方法。

本發(fā)明制備高吸水量二氧化硅的具體過程為：

(1)反應(yīng)混合物的制備：先將各原料工作液加熱到一定溫度，然后將硅源溶液倒入到合成釜中，在攪拌下再將表面活性劑溶液加入，攪拌均勻后，調(diào)節(jié)反應(yīng)混合物的pH值為一定值。

(2)將反應(yīng)混合物加熱到老化溫度，在攪拌下老化一定時間。

(3)將固體與母液分離，用去離子水洗滌和干燥。

(4)在一定溫度下焙燒一定時間，即得高吸水量二氧化硅。

制備高吸水量二氧化硅采用的硅源為水玻璃、硅溶膠或無定形二氧化硅，考慮到生產(chǎn)成本，通常采用水玻璃為硅源。

本發(fā)明中采用陽離子型表面活性劑，可用下列分子結(jié)構(gòu)式表示：

其中R₁，R₂、R₃為H或C₁-C₅的烷基，R’為C₅-C₂₄的烷基，X為OH^-、F^-，Cl^-或I^-離子的表面活性劑作為成孔劑。

本發(fā)明中采用無機(jī)酸調(diào)節(jié)反應(yīng)混合物的pH值，所用的無機(jī)酸為鹽酸、硫酸或硝酸，反應(yīng)混合物的pH值為1-6，較佳選擇為2-4。

本發(fā)明制備二氧化硅的方法中，各原料按氧化物分子摩爾比為：

A/SiO₂=0.015-0.25，H₂O/SiO₂=100-400?較佳選擇為A/SiO₂=0.025-0.15，H₂O/SiO₂=180-250?其中A為表面活性劑（成孔劑）。

本發(fā)明制備二氧化硅的方法中，制備反應(yīng)混合物的工作液溫度范圍為25-70℃，較佳選擇為30-45℃。制備的反應(yīng)混合物需要在一定溫度下老化一定時間，老化溫度范圍為25-100℃，較佳選擇的為50-70℃，老化時間在0.1小時以上，較佳選擇為1.0-1.5小時。干燥后產(chǎn)物要經(jīng)過500-600℃焙燒1小時以上，較佳選擇為550℃焙燒3小時，即成為高吸水量二氧化硅。

本發(fā)明的制備方法，快速高效，能耗較低，不需要高溫晶化，所用原料廉價。制備的二氧化硅比表面積在800-1200m²/g，孔體積在0.7-1.2cm³/g，孔直徑大小在0.5-10nm的范圍內(nèi)，室溫條件下（溫度25℃，相對濕度50%）飽和吸水量大于70%。本發(fā)明的二氧化硅熱穩(wěn)定性好，吸水量隨焙燒溫度的升高而緩慢下降，因而適用范圍廣。

附圖說明