[發(fā)明專利]一種介孔氧化硅材料的制備方法及制成的介孔氧化硅材料

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• 申請(qǐng)日: 2017-05-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107128929A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-09-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫澤;高軍凱;李焰旺;陳妍;雷浩;高書峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江海洋大學(xué)
• 主分類號(hào): C01B33/12
• 分類號(hào): C01B33/12;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 杭州千克知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司33246
• 代理人: 賈森君

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種多孔材料的制備方法，尤其涉及一種介孔氧化硅材料的制備方法及制成的介孔氧化硅材料，屬于材料制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

介孔氧化硅材料因具有高度有序的介孔孔道、較大的比表面積、良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性、易于表面功能化等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于吸附、催化、環(huán)保、化工等領(lǐng)域。但介孔氧化硅材料的制備仍存在以下問(wèn)題：①介孔氧化硅材料合成過(guò)程中采用的模板劑主要為表面活性劑，其價(jià)格較高；②模板劑的去除主要包括煅燒法和溶劑萃取法，煅燒法能耗高，并且煅燒易破壞材料的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，引起骨架的收縮或塌陷，導(dǎo)致其有序性下降；溶劑萃取法反應(yīng)速率較慢，工藝周期長(zhǎng)，且萃后溶劑回收處理困難。因此，需要尋找廉價(jià)、無(wú)毒害、易去除的模板劑。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，提出了一種模板劑可通過(guò)水洗去除、無(wú)需煅燒，簡(jiǎn)單易行，成本低，環(huán)境友好的介孔氧化硅材料的制備方法。

本發(fā)明的目的可通過(guò)下列技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種介孔氧化硅材料的制備方法，所述制備方法為：將模板劑和溶劑、堿組成混合溶液，然后加入硅源，反應(yīng)后經(jīng)過(guò)濾、洗滌得到介孔氧化硅材料；其中，所述模板劑為沒(méi)食子酸。

在上述的一種介孔氧化硅材料的制備方法中，所述模板劑與溶劑的摩爾比為：1:(250-500)。

在上述的一種介孔氧化硅材料的制備方法中，所述模板劑與堿的摩爾比為：1:(400-800)。

在上述的一種介孔氧化硅材料的制備方法中，所述模板劑與硅源的摩爾比為：1:(0.2-0.9)。

在上述的一種介孔氧化硅材料的制備方法中，所述溶劑為乙醇。

在上述的一種介孔氧化硅材料的制備方法中，所述堿為氨水。

在上述的一種介孔氧化硅材料的制備方法中，所述硅源為正硅酸乙酯、正硅酸甲酯中的一種或兩種。

在上述的一種介孔氧化硅材料的制備方法中，所述反應(yīng)的時(shí)間為1-3h。

本發(fā)明另一個(gè)目的在于提供上述介孔氧化硅材料的制備方法制成的介孔氧化硅材料，所述氧化硅材料為介孔結(jié)構(gòu)，孔徑為 3～10nm、孔容為0.4～1.0m³/g，所述氧化硅材料的比表面積為 350～750m²/g、粒徑為50～150nm。

在上述的一種介孔氧化硅材料的制備方法制成的介孔氧化硅材料中，所述氧化硅材料為無(wú)序介孔結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明針對(duì)介孔氧化硅的制備過(guò)程仍存在的制備工藝復(fù)雜、成本高、易污染等問(wèn)題，采用沒(méi)食子酸為模板劑合成介孔氧化硅材料，沒(méi)食子酸可通過(guò)水洗去除，無(wú)需煅燒。因此，本發(fā)明方法具有簡(jiǎn)單易行、成本低、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明通過(guò)改變制備過(guò)程中模板劑的用量、堿的用量、硅源的用量、反應(yīng)時(shí)間等制備條件，調(diào)控介孔氧化硅材料的粒徑、孔徑、比表面積和孔結(jié)構(gòu)等，實(shí)現(xiàn)對(duì)其形貌和結(jié)構(gòu)的調(diào)控。具體為：隨著沒(méi)食子酸用量增加，孔徑增大、孔容增大、比表面積減小；隨著堿的用量增加，孔徑增大、孔容增大、比表面積減小；隨著硅源的用量增加，孔徑變小、孔容減小、比表面積增大；在一定反應(yīng)時(shí)間內(nèi)隨著反應(yīng)時(shí)間延遲，孔徑變小、孔容減小、比表面積增大。

本發(fā)明介孔氧化硅材料的制備中，模板劑沒(méi)食子酸和溶劑無(wú)水乙醇、堿氨水組成混合溶液，氨水溶液的水用于水解硅源。具體過(guò)程參見(jiàn)圖4。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制得的介孔氧化硅材料的掃描電鏡圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制得的介孔氧化硅材料的投射電鏡圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1制得的介孔氧化硅材料的氮?dú)馕矫摳綀D；

圖4位本發(fā)明反應(yīng)機(jī)理圖。

具體實(shí)施方式

以下是本發(fā)明的具體實(shí)施例，并結(jié)合附圖說(shuō)明對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。

實(shí)施例1：

以摩爾比為1：364.65將沒(méi)食子酸在室溫下溶于無(wú)水乙醇中，加入濃氨水(濃度為26％)，模板劑與濃氨水的摩爾比為1：565.03，快速攪拌1min，之后加入硅源正硅酸乙酯，模板劑與硅源的摩爾比為1：0.57，室溫下快速攪拌2h。反應(yīng)完成后將懸濁液離心分離，蒸餾水洗滌多次，得到無(wú)序介孔結(jié)構(gòu)的介孔氧化硅材料，孔徑為6.2nm、孔容為0.75m³/g、比表面積為516m²/g、粒徑為 106nm。