[發明專利]一種含有機基團且具有微納分級結構的疏水性雜化硅鋁分子篩及其制備方法

有效

• 申請號: 201810865072.0
• 申請日: 2018-08-01
• 公開（公告）號: CN108862304B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 陽曉宇;金成靜;劉歡;安亞楠;高晨;白航
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C01B39/02
• 分類號: C01B39/02;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 蘇敏;李欣榮

本發明屬于無機材料領域，公開了一種含有機基團且具有微納分級結構的疏水性雜化硅鋁分子篩，通過在兩個硅原子之間引入具有亞甲基的有機硅烷架橋連接以取代硅氧烷橋，以期提高疏水性；此外，該疏水性雜化硅鋁分子篩由納米顆粒堆積而成，其微納結構能進一步增強疏水特性。本發明以具有亞甲基基團的有機硅烷為硅源，在堿性條件和無模板劑條件下合成有機?無機雜化微晶沸石分子篩，在為無機分子篩基體添加新功能的同時，可賦予產物獨特的微納結構和形貌，同時亞甲基取代晶格氧原子可使分子篩表現出獨特的親油、疏水的表面性質。此外，本發明涉及的制備方法簡單、反應條件溫和，可廣泛應用于新型催化劑、吸附劑，自清潔涂層等研究。

技術領域

本發明屬于無機、有機材料技術領域，具體涉及一種含有機基團且具有微納分級結構的疏水性雜化硅鋁分子篩及其制備方法。

背景技術

沸石分子篩是由四面體單元通過共用氧橋相互聯結構成的一類具有規則孔道的一類無機微孔材料，具有獨特的晶體結構，以及良好的離子交換性、催化性、吸附性等眾多優異性能，因而廣泛應用于洗滌劑工業、石油化學工業、精細化工、環境保護以及發展新功能材料等諸多領域。有機-無機雜化材料，這種材料兼有有機材料與無機材料的特性，并能通過材料功能的復合，實現性能互補與優化。分子篩表面豐富的羥基基團賦予其良好的親水特性，而有機基團的引入可以實現多孔材料的功能化和調節其孔壁的疏水性，實現親水性-疏水性的轉變，將進一步擴大分子篩的應用。因此，將有機基團引入分子篩骨架結構中增加其疏水性已經成為材料的一大熱點研究方向。目前，有機-無機雜化分子篩一般合成方法有共縮聚法和后嫁接法，涉及的制備工藝復雜、反應條件苛刻；而將有機基團直接嫁接到分子篩骨架結構中的相關研究還鮮有報道。

眾所周知，超疏水材料的兩個關鍵因素是材料的低表面能性和其獨特的微納結構，材料表面的粗糙程度和孔隙率能極大地增強疏水特性。與具有光滑表面的顆粒相比，具有分層表面形貌和定義良好的表面幾何形狀的顆粒具有更粗糙的表面。

發明內容

本發明的主要目的在于針對現有技術存在的不足，提供一種含有機基團且具有微納分級結構的疏水性雜化硅鋁分子篩，其制備方法簡單、反應條件溫和，且分子篩表面納米顆粒的形狀和尺寸可調，利用其制備的分子篩薄膜結構致密、疏水性和親油性能突出，適合推廣應用。

為實現上述方案，本發明采用的技術方案為：

一種含有機基團且具有微納分級結構的疏水性雜化硅鋁分子篩，它為由納米顆粒堆積而成的雜化硅鋁分子篩微晶球，所述雜化硅鋁分子篩微晶球中具有含亞甲基的有機硅烷架橋。

上述方案中，所述含亞甲基的有機硅烷架橋中包含-Si-CH₂-Si-價鍵。

上述方案中，所述納米顆粒的尺寸為25-200nm，雜化硅鋁分子篩微晶球的直徑為200nm-5μm。

上述方案中，所述納米顆粒為球狀、片狀或無定型狀。

上述方案中，所述含亞甲基的有機硅烷架橋通過具有含亞甲基的有機硅烷架橋，以硅源

上述一種含有機基團且具有微納分級結構的疏水性雜化硅鋁分子篩的制備方法，它包括以下步驟：

1)將硅源置于堿液中，室溫和攪拌條件下進行水解，得硅源溶液I；

2)將鋁源加入堿液中，攪拌均勻，得鋁源溶液II；

3)將硅源溶液I逐滴加入鋁源溶液II中，攪拌混合均勻，得反應液III；

4)將反應液III進行低溫水熱反應，再經離心、洗滌，干燥，即得所述疏水性雜化硅鋁分子篩。

上述方案中，所述硅源可選用雙乙氧基硅基甲烷(BTESM)等。

上述方案中，所述鋁源可選用偏鋁酸鈉、偏鋁酸鉀、氯化鋁等，堿源可為氫氧化鈉、氫氧化鉀等。