[發明專利]一種高疏水性有機介孔硅吸附劑及其制備和凈化VOCs的應用

有效

• 申請號: 201810051958.1
• 申請日: 2018-01-19
• 公開（公告）號: CN108187625B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 李俊華;劉帥;彭悅;李兵;王馳中
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/28;C02F1/28;B01J20/30;C02F101/32
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

本發明公開一種高疏水性有機介孔硅吸附劑的制備及其應用，采用P123為模板劑，添加正硅酸乙酯在酸性條件下通過水熱反應進行水解縮聚反應，利用乙醇鹽酸溶液洗去模板劑得到粉末材料，再通過甲苯和水混合物的溶劑熱法在粉末材料中嫁接有機基團，最后進行高溫熱處理，得到一種高疏水性的有機介孔硅KIT?6材料。該材料具有高的比表面積和孔容，與純KIT?6相比，有機KIT?6的吸水性明顯降低，在高濕度條件下(RH＝60％、80％、90％)的甲苯吸附容量(分別為1.10、1.05、1.03mmol/g)和疏水性(Q_wet/Q_dry分別為76.4％、73.0％、71.5％)均顯著增加，因此該吸附材料在化工和環保等揮發性有機物的控制領域有較大的應用潛力。

技術領域

本發明屬于有機無機復合多孔材料、吸附材料及其制備技術領域，涉及化工和環保行業中高濕度條件下VOCs的吸附凈化，特別涉及一種高疏水性有機介孔硅吸附劑的制備及其凈化VOCs的應用。

背景技術

VOCs的治理是目前環保領域最為重要的研究熱點之一。大氣中的人為源揮發性有機物(VOCs)來源廣泛，主要包括石化、油品運輸、印刷和建材裝飾等行業，對人體和環境危害巨大。在常見的VOCs治理方法中，固體吸附法具有成熟的應用背景，且廣泛應用于VOCs的去除。活性炭是最常見的吸附劑，然而活性炭的親水性限制了其在高濕度條件(RH50％，25℃)下VOCs的吸附應用。

KIT-6是一種三維有序介孔硅材料，具有高的比表面積、高孔容和熱穩定性良好等特點，并且KIT-6具有連通的介孔孔道，易于修飾疏水有機基團，可以此解決高濕度VOCs吸附這一重大難題。目前，有研究者通過后嫁接法在多種介孔硅表面嫁接苯基，然而僅在低濕度(RH＝13％，25℃)條件下具有一定的疏水性能，這是由于焙燒法KIT-6表面硅羥基數量有限致使有機基團嫁接量受到了限制，因此限制了疏水性的提高。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種高疏水性有機介孔硅吸附劑的制備及其凈化VOCs的應用，通過洗模板的方法得到含有豐富羥基的KIT-6，然后通過甲苯和水混合溶液的溶劑熱法將有機基團嫁接到KIT-6表面，最后進行焙燒處理，得到高疏水性有機介孔硅KIT-6材料，該吸附劑在高濕度條件下具有高VOCs吸附容量和高疏水性。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種高疏水性有機介孔硅吸附劑，該吸附劑為KIT-6有機介孔硅材料，其表面均勻修飾有機基團，比表面積為200～1000m²/g，孔容為0.1～1.5cm³/g，孔徑為2～10nm，濕條件下的甲苯吸附容量為0.5～1.5mmol g^-1，疏水性值即Q_wet/Q_dry為30～90％。

本發明還提供了所述高疏水性有機介孔硅吸附劑的制備方法，包括如下步驟：

(1)將一定量的嵌段共聚物P123溶于鹽酸溶液，加入與P123等質量的正丁醇，攪拌；

(2)將一定量的正硅酸乙酯緩慢加入步驟(1)所得溶液，攪拌后，進行水熱反應，僅過濾不清洗，得到白色沉淀物；

(3)將步驟(2)所得的沉淀物置于烘箱中加熱，得到白色粉末物，用鹽酸的乙醇溶液清洗，再用去離子水清洗、過濾、烘干，即得到洗模板法KIT-6介孔硅粉末；

(4)將一定量的有機硅前軀體加入甲苯和水的混合溶液，再加入步驟(3)得到的KIT-6粉末，密封加熱攪拌；

(5)對步驟(4)得到樣品進行過濾，用甲苯、異丙醇、水依次洗滌，干燥得到白色粉末；

(6)將步驟(5)中得到的白色粉末放置馬弗爐中焙燒，得到高疏水性有機介孔硅吸附劑。