[發(fā)明專利]一種顯著增大SBA-15晶格間距和孔壁厚度的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410111976.6
• 申請(qǐng)日: 2014-03-21
• 公開（公告）號(hào): CN104591200A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王俊宏;劉軍海;李志洲;田光輝;葛紅光;閔鎖田
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 陜西理工學(xué)院
• 主分類號(hào): C01B37/00
• 分類號(hào): C01B37/00;C01B39/00
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無機(jī)多孔材料制備技術(shù)領(lǐng)域，公開一種顯著增大SBA-15介孔分子篩晶格間距和孔壁厚度的制備方法。

技術(shù)背景

介孔分子篩的出現(xiàn)，開辟了分子篩發(fā)展史上的新紀(jì)元，由于介孔分子篩具有較大的比表面積、較大的孔徑和較高的吸附容量，可廣泛應(yīng)用于催化劑載體、有毒有害以及重要物質(zhì)的吸附、分離、藥物控制釋放、化學(xué)傳感等眾多領(lǐng)域，成為經(jīng)久不衰的研究熱點(diǎn)。自1992年介孔分子篩MCM-41問世以來，多種類介孔分子篩相繼出現(xiàn)，如M41S、SBA、MSU、HMS、FSM等系列，極大地豐富了介孔分子篩的種類，拓展了介孔分子篩的研究范圍，為介孔分子篩的廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。其中尤以SBA-15的研究更為突出，因?yàn)镾BA-15相對(duì)于MCM-41來說具有一些優(yōu)越性，首先，合成SBA-15使用的是兩性模板劑，這種模板劑易除去、能夠生物降解、毒性小、價(jià)格便宜(Science，1998，279，548-552；Chem.Commun.，2000，1159-1160；)；其次，SBA-15具有較厚的孔壁，熱穩(wěn)定性和水熱穩(wěn)定性較高，可在更高的溫度和水相條件下使用；再次，SBA-15具有更大的孔徑，更有利于大分子材料的吸附與傳輸，擴(kuò)大了介孔分子篩的應(yīng)用范圍。

隨著科學(xué)研究的深入和工業(yè)化進(jìn)程的飛速發(fā)展，一些更大的分子需要進(jìn)行吸附、更多的反應(yīng)需要在更高的溫度以及在更長(zhǎng)的水相中進(jìn)行，這就需要對(duì)介孔分子篩進(jìn)行擴(kuò)孔以及增加介孔分子篩的孔壁厚度，從而增加介孔分子篩的熱穩(wěn)定性和水熱穩(wěn)定性。為此人們大都采用加入擴(kuò)孔劑的方法，如加入1，3，5-三甲基苯(TMB)等(Science，1998，279，548-552；Microporous?and?Mesoporous?Materials，2006，91，156-160；Materials?Letters，2013，92，33-35)，這樣介孔分子篩的孔徑雖然擴(kuò)大，但勢(shì)必造成分子篩的孔壁變薄，影響其在苛刻條件下的使用。也有人通過加入聚乙二醇或聚丙二醇的方法來調(diào)整孔壁厚度(蘇繼新、賈紅玉、馬麗媛等，一種調(diào)節(jié)SBA-15壁厚的合成方法，CN101891220A)，但該法對(duì)材料孔壁厚度調(diào)整幅度較小，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足科研以及工業(yè)生產(chǎn)對(duì)厚壁介孔材料的要求。因此，探索大孔徑、厚孔壁介孔材料的合成方法以及應(yīng)用仍然是今后介孔材料研究的重點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種顯著增大SBA-15分子篩的晶格間距d₁₀₀和孔壁厚度的制備方法，運(yùn)用三嵌段高分子聚合物聚環(huán)氧乙烯-聚環(huán)氧丙烯-聚環(huán)氧乙烯(EO₂₀PO₇₀EO₂₀，簡(jiǎn)稱P123)為主模板劑，烯醇類高分子聚合物為輔助模板劑，在酸性條件下，采用水熱合成法通過共縮聚-水解反應(yīng)而制備。

本發(fā)明的具體操作方法包括以下主要步驟：

1)將主模板劑P123溶于鹽酸溶液，室溫?cái)嚢瑁玫匠吻逡后w；

2)在步驟1)的溶液中，直接加入烯醇類高分子聚合物粉末，繼續(xù)攪拌，溫度控制在25-60℃；

3)步驟2)中的溶液攪拌3h后，快速加入硅源，在25-60℃繼續(xù)攪拌10-20h；

4)將步驟3)中的混合物轉(zhuǎn)入內(nèi)襯聚四氟乙烯的不銹鋼反應(yīng)釜中，在90-120℃靜置晶化20-72h；

5)將步驟4)中的產(chǎn)物過濾，用蒸餾水洗滌，過濾產(chǎn)物經(jīng)50-60℃干燥，在550-600℃的空氣條件下灼燒5-6h，得到大晶格間距、厚孔壁的SBA-15介孔分子篩。

本發(fā)明所提及的硅源可以是正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、正硅酸丙酯、正硅酸丁酯中的一種。

本發(fā)明所提及的烯醇類高分子聚合物可以是聚乙烯醇、聚丙烯醇、聚丁烯醇中的一種。

本發(fā)明所涉及的制備方法的主要優(yōu)點(diǎn)：在于制備過程中直接加入適量烯醇類高聚物粉末，不必先制成溶液，這就避免了考慮該聚合物的溶解性問題，使得加入量可以顯著增多；再有硅源可以迅速加入，不必慢慢滴加，這樣可以縮短制備時(shí)間。經(jīng)該法制備的介孔SBA-15分子篩晶格間距d₁₀₀在16-27nm，比表面積在500-800m²/g，孔徑在7.5-8.5nm，孔壁厚度在10-23nm。

附圖說明

圖1：實(shí)施例1中制備的SBA-15介孔分子篩的X-射線衍射圖。

圖2：實(shí)施例1中制備的SBA-15介孔分子篩的氮?dú)馕?脫附等溫線(A)和孔徑分布曲線(B)。

具體實(shí)施方式