[發(fā)明專利]一種SBA-15型介孔二氧化硅微球的制備方法

有效

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• 申請日: 2018-04-23
• 公開（公告）號: CN108483453B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發(fā)明（設計）人: 王偉;李東燕;姜睿泓;孔星璇
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C01B33/18
• 分類號: C01B33/18
• 代理公司: 沈陽東大知識產(chǎn)權代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

一種SBA?15型介孔二氧化硅微球的制備方法，按以下步驟進行：(1)將P123、濃鹽酸、PVA和水混合制成混合水溶液；(2)在溫度15～45℃條件下向混合水溶液中加入二氧化硅前驅體攪拌；(3)在15～30℃條件下靜置3～36小時；(4)在30～55℃條件下攪拌或靜置3～36小時；(5)在高壓釜中進行水熱處理，獲得的沉淀經(jīng)過濾、洗滌和干燥后，焙燒制成SBA?15型介孔二氧化硅微球。本發(fā)明的方法體系簡單、重現(xiàn)性好、可大批量生產(chǎn)、原料較為便宜；所制產(chǎn)品的顆粒呈微球形、尺寸在微米級，產(chǎn)品具有長程二維六方介孔結構，具有高比表面積和高孔體積，能滿足色譜分離用的固定相等的要求。

技術領域

本發(fā)明涉及介孔材料技術領域，特別涉及一種SBA-15型介孔二氧化硅微球的制備方法。

背景技術

自從1992年美孚公司(Mobil)的科學家利用烷基季銨鹽陽離子表面活性劑為模板，成功地合成了新型的M41S介孔分子篩，從此掀起了科學界人士對介孔材料的研究熱潮；介孔材料由于其具有有序的介觀結構，高的比表面積與大的孔體積，其在吸附、催化、分離等方面有著巨大的應用前景。

有序介孔材料的制備原理是基于無機物種與表面活性劑之間的自組裝過程，在眾多已被采用的表面活性劑中，非離子型嵌段共聚物表面活性劑(如P123)則能夠允許制備具有較大孔徑的介孔材料以及較靈活的結構設計，其中又以利用經(jīng)典P123/硅源/稀鹽酸體系制備的具有二維六方介孔結構SBA-15最受關注，其具有可調(diào)的孔徑和顆粒形貌，比如纖維狀等。

在應用中，球形SBA-15介孔二氧化硅不但具有較大且可調(diào)的比表面積、規(guī)則的孔道結構和較高的機械強度，且具有較高的可修飾容量和較低的傳質(zhì)阻力，因此在色譜分離、催化劑和藥物載體等領域重要的應用價值；根據(jù)文獻研究，目前SBA-15型微球的制備仍然存在形貌難以控制、有序結構長程有序性差、制備體系復雜等問題；主要原因在于：(1)添加的有機添加劑影響了P123與硅物種的自組裝過程，導致介孔結構沒有長程有序性，一般得到蠕蟲狀結構甚至形成介孔泡沫結構(mesocellular)；(2)為了得到球形形貌，制備條件(如溫度)超出了SBA-15型二氧化硅的較佳形成條件范圍。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種SBA-15型介孔二氧化硅微球的制備方法，利用聚乙烯醇作為添加劑，利用經(jīng)典P123/硅源/稀鹽酸體系，制備的具有二維六方介孔結構SBA-15微球，使其具有較高的長程有序性、微米級球形顆粒形貌以及較高的比表面積和孔體積。

本發(fā)明的方法包括以下步驟：

1、將表面活性劑P123、濃鹽酸、PVA和水混合制成混合水溶液，混合水溶液中P123、HCl、PVA和水的質(zhì)量比為1:(1～3):(1～7):(40～140)；所述的濃鹽酸質(zhì)量濃度為37％；

2、在溫度15～45℃條件下向混合水溶液中加入二氧化硅前驅體，攪拌混合5～60分鐘，獲得一次溶液；所述的二氧化硅前驅體為硅酸鈉、正硅酸乙酯或正硅酸甲酯；二氧化硅前驅體的加入量按二氧化硅前驅體中SiO₂成分與混合水溶液中P123的質(zhì)量比為0.5～2；

3、將一次溶液在溫度15～30℃條件下靜置3～36小時，獲得二次溶液；

4、將二次溶液在溫度30～55℃條件下攪拌或靜置3～36小時，獲得三次溶液；

5、將三次溶液在高壓釜中進行水熱處理，獲得的沉淀經(jīng)過濾、洗滌和干燥后，焙燒制成SBA-15型介孔二氧化硅微球。

上述的PVA的分子量為60～160K。

上述的步驟1中，混合水溶液中P123、HCl、PVA和水的質(zhì)量比優(yōu)選方案為1:(1.5～2):(3～6):(60～90)。

上述的步驟2中，優(yōu)選溫度條件為30～40℃，優(yōu)選攪拌混合時間為5～20分鐘。