[發明專利]等離子體技術處理合成核殼結構復合分子篩材料的方法

有效

• 申請號: 201710389713.5
• 申請日: 2017-05-27
• 公開（公告）號: CN107311197B
• 公開（公告）日: 2019-12-13
• 發明（設計）人: 胡軍;黃佳麗;王臣輝;李赫;劉洪來
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C01B39/46
• 分類號: C01B39/46
• 代理公司: 31203 上海順華專利代理有限責任公司
• 代理人: 蔣駿杰

本發明通過單獨對核體分子篩材料進行等離子體處理，或分別對核體分子篩材料、以及核體與殼體分子篩材料前驅體的混合液進行雙重等離子體處理，既在核體分子篩材料表面產生反應活性位點，又在殼體分子篩前驅液中產生自由基，加速殼體分子篩材料晶體的成核和生長，形成核殼結構復合分子篩。這種等離子體處理技術有效縮短了合成時間，僅為常規核殼結構復合分子篩材料合成時間的1/5至1/10。

技術領域

本方法涉及等離子處理的方法，快速合成具有核殼結構的復合分子篩材料。

背景技術

核殼結構的復合材料是以一個尺寸在微米至納米級別的顆粒為核，在其表面包覆一層或數層均勻的納米殼層而形成的一種復合多相結構，核和殼之間通過物理或者化學作用相互連接，通常具有物理化學性質，在吸附、催化、電學、磁學、生物等領域具有潛在的應用價值，因此成為近幾年來納米材料領域的研究熱點。如2014年江龍申請的《一種核殼結構材料及其制備方法與應用》(CN103521753A)制備了以二氧化硅為核，金為殼的核殼復合材料SiO2@AuNPs，該材料與細胞共培養，在一定程度上促進了細胞的生長。2015年王曉亮申請的《一種具有間隙的硅石墨烯核殼體分子篩材料及其制備》(CN105226249A)提出了以硅顆粒為核，石墨烯為殼制備核殼型復合材料，作為鋰離子電池負極材料，使得所制備的鋰離子電池具備優秀的循環穩定系性能。通常合成核殼復合材料的方法是基于兩步晶化法，如2003年申寶劍申請的《一種核殼分子篩的合成方法》(CN1393400A)提出了以硅酸酯為硅源、硫酸鋁為鋁源，晶化8-72小時得到一種核殼結構的中微孔復合分子篩材料。但是，眾所周知，通常形成規整的核殼結構材料耗時且難以控制，因此，加快合成速度，形成規整的核殼體分子篩材料是關鍵。

發明內容

本發明通過對核體分子篩材料進行等離子體處理，使其表面能提高并使表面反應活性位點增加，在晶化的過程中與殼體分子篩材料的前驅液發生反應形成晶核、結晶生長、層層包裹，形成核殼結構復合分子篩。

本發明通過分別對核體分子篩材料、以及核體與殼體分子篩材料前驅體的混合液進行雙重等離子體處理，既在核體分子篩材料表面產生反應活性位點，又在殼體分子篩前驅液中產生自由基，加速殼體分子篩材料晶體的成核和生長，形成核殼結構復合分子篩。

本發明采用常溫常壓下介質阻擋放電的方式，在氧氣氣氛下分別對核體分子篩材料、以及(或者)核體分子篩材料與殼體分子篩材料前驅體的混合液進行等離子體處理，其輸出功率控制在80-110瓦，處理時間為10-30分鐘。交流電源幅值為30-50千伏，頻率為5-20千赫茲。

本發明所述核殼結構復合分子篩，其核體材料可以是但不限于13X，β，ZSM-5，5A等分子篩，殼體材料可以是但不限于NaA，SBA-15，MCM-41分子篩等。

本發明所述的核殼結構復合分子篩材料包括(但不僅限于)13X@NaA，13X@SBA-15，β@MCM-41，β@SBA-15，ZSM-5@MCM-41，ZSM-5@SBA-15，5A@SBA-15等。

本發明通過等離子體處理，增加了核體分子篩材料表面的反應活性，并在母液中產生了自由基，加快了殼層材料的晶體成核和生長，有效縮短了合成時間，僅為常規核殼結構復合分子篩材料合成時間的1/5至1/10。

附圖說明

圖1為等離子體處理合成核殼結構復合材料的過程示意圖

圖2為未經等離子體處理，晶化后13X@NaA-N的XRD圖

圖3為等離子體對13X粉末處理，晶化后13X@NaA-P的XRD圖

圖4為等離子體分別對13X粉末以及13X和NaA前驅體混合液處理，晶化后13X@NaA-S的XRD圖

圖5為等離子體處理，晶化后13X@SBA-15的XRD圖