[發明專利]一種釹摻雜SBA-15介孔分子篩及其制備方法

在審

• 申請號: 201610220879.X
• 申請日: 2016-04-11
• 公開（公告）號: CN105712366A
• 公開（公告）日: 2016-06-29
• 發明（設計）人: 李白滔;王曉娜;蘇文鋒
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C01B39/04
• 分類號: C01B39/04
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 羅嘯秋

技術領域

本發明屬于介孔材料技術領域，具體涉及一種釹摻雜SBA-15介孔分子篩及其制備方法。

背景技術

以表面活性劑為模板導向合成的介孔材料在催化劑、功能化合物、傳感器件、藥物釋載等研究領域長期作為有效的選擇材料。自1992年以來，國內外學者利用不同的模板劑合成了許多類型的介孔分子篩，其中SBA-15(一種硅基介孔材料，以SantaBarbaraAmorphousNo.15命名)是目前國內外文獻中研究頻率最高的一類分子篩(Science1998；279:548)。它具有較大的比表面積、可調變的孔徑且水熱穩定性高，因此可以通過改變合成條件以調控其物理結構，亦可通過表面反應對其進行官能化，從而在催化、藥學等領域實現更廣泛的應用。有關該類分子篩相關的開發、探索和應用在學術界及工業界長期處于熱點范疇。通過一些合成策略在介孔材料的孔壁或孔道中引入特定催化活性中心(如：金屬離子或稀土元素)(CatalysisScience&Technology2016；6:1173)，即對介孔材料進行化學改性，是目前分子篩合成領域的主導研究思路。

SBA-15分子篩通常在強酸性(如濃鹽酸，pH小于1)溶液中進行，合成每克SBA-15消耗濃鹽酸(12mol/L)8-9毫升(JournalofAmericanChemicalSociety1998；120:6024)不僅腐蝕性嚴重，在焙燒過程中造成污染，而且由于強酸性介質勢必導致預引入的金屬離子難于成功進入分子篩的骨架中，因此會降低金屬離子的嵌入量；另外，常規合成法需要在100～110℃下在高壓反應釜中水熱反應2～4天才能確保合成出具有完美晶型的晶體，不僅費時，而且對反應釜、溫度等具有較高要求。

發明內容

為了解決以上現有技術的缺點和不足之處，本發明的首要目的在于提供一種釹摻雜SBA-15介孔分子篩的制備方法。該方法既可以避免長時間晶化，又可以按照既定量引入釹原子。

本發明的另一目的在于提供一種通過上述方法制備得到的釹摻雜SBA-15介孔分子篩。

本發明目的通過以下技術方案實現：

一種釹摻雜SBA-15介孔分子篩的制備方法，包括以下制備步驟：

(1)將三嵌段共聚物表面活性劑P123(EO₂₀PO₇₀EO₂₀，Aldrich，分子量5800)和硝酸釹溶于無水乙醇中，室溫下攪拌混合均勻，得到均一溶液A；

(2)攪拌條件下，向溶液A中逐滴加入正硅酸乙酯溶液和鹽酸溶液，得到溶液B；

(3)將溶液B室溫靜置15～20小時后到凝膠；

(4)將步驟(3)所得凝膠干燥后于空氣氣氛中500～600℃焙燒6～10小時，得到所述釹摻雜SBA-15介孔分子篩。

優選地，所述P123與無水乙醇的摩爾比為0.0017:(1～3)。

優選地，所述硝酸釹中釹元素與正硅酸乙酯中的硅元素的摩爾比為(0.01～0.08):1。

優選地，所述正硅酸乙酯與鹽酸的摩爾比為(50～100):1。

優選地，步驟(4)中所述的干燥是指在50～70℃溫度下干燥15～20小時。

一種釹摻雜SBA-15介孔分子篩，通過上述方法制備得到，所述釹摻雜SBA-15介孔分子篩的孔容為0.51～0.57cm³/g，孔徑為4.09～4.36nm，比表面積為526～570m²/g。

本發明的制備方法及所得到的產物具有如下優點及有益效果：

(1)本發明運用三嵌段高分子聚環氧乙烯-聚環氧丙烯-聚環氧乙烯(EO₂₀PO₇₀EO₂₀，簡稱P123)作為模板劑，通過添加無水乙醇和少量鹽酸，避免使用大量腐蝕性強酸合成出有序度高的介孔分子篩；

(2)本發明采用溶膠凝膠法引入釹元素，操作方法簡單，無需復雜反應設備，同時合成原料易得，而且合成的材料中，釹的損失量少，基本接近于既定量，產品具有規則的孔道結構；

(3)本發明引入的釹元素在溶膠的揮發過程中可以有效進入到分子篩的孔道中；

(4)本發明的制備方法由于硝酸釹在溶膠形成前加入到溶液中，因此可以確保在不破壞分子篩規整結構的前提下，最大含量地添加釹元素；

(5)本發明的制備方法在溶膠的形成過程中，可以提高釹進入分子篩孔道中的成功幾率；