[發明專利]利用TOB制備多孔二氧化硅材料的方法

有效

• 申請號: 201811463407.2
• 申請日: 2018-12-03
• 公開（公告）號: CN109592687B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 崔崇;李通;趙秦儀;崔曉昱;丁錫鋒;張士華;李天君
• 申請（專利權）人: 南京理工大學;浙江中勁環保科技有限公司
• 主分類號: C01B33/12
• 分類號: C01B33/12
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 鄒偉紅

本發明公開了一種利用TOB制備多孔二氧化硅材料的方法，其步驟為：（1）取托貝莫來石在200～600℃下煅燒20～100分鐘，得到活化后的托貝莫來石；（2）將活化后的托貝莫來石置于稀鹽酸中攪拌進行酸化處理，清洗、干燥后得到所述的多孔二氧化硅材料，其中，每克活化后的托貝莫來石需要濃鹽酸的體積范圍為1.3～2.0ml，稀鹽酸濃度為0.66～1.14mol/l。本發明原材料廉價易得，工藝步驟較為簡單，操作技術簡單易行，所制得的多孔二氧化硅材料具有較大的比表面積和孔洞，可在保溫、隔熱和吸附等多個領域應用研究。

技術領域

本發明屬于多孔材料制備領域，具體涉及一種多孔二氧化硅材料的制備方法。

背景技術

多孔材料由于其特殊的多孔性結構,使其具有高比表面積、高孔隙率、高透過性、高吸附性、可組裝性等諸多優異的物理化學性能,因而在化工、生物醫藥、環保、功能材料等領域均有廣泛應用。常見的多孔材料比如活性炭，研究發現，活性炭具有發達的孔隙結構和巨大的比表面積，根據這一性能，活性炭多用于吸附有害污染物，其吸附性能好，化學穩定性能高，機械強度高等優點，多用于應用化學、食品加工、公共衛生等領域。但是目前我國活性炭行業在制造技術上仍有所欠缺，生產出的產品質量參差不齊，且活性炭使用成本較高，在一定程度上限制了它的應用。目前資料上有用溶膠凝膠的方法制備多孔二氧化硅材料，如醇凝膠的制備通常以甲醇或乙醇為溶劑,將正硅酸甲酯或正硅酸乙酯等有機硅化合物與水混合,加入適量催化劑,使之發生水解反應，如下：

水解作用：Si–(OR)₄+H₂O→Si–(OH)₄+4R–OH，

放置陳化，洗滌抽濾并高溫煅燒。但是由于原料價格昂貴，超臨界干燥操作復雜，且不易實現大規模生產，這些缺點在很大程度上限制了SiO₂氣凝膠的實際生產制備的發展及其應用，因此尋找低廉的原料、開辟簡易的且新的多孔二氧化硅的合成途徑是一項十分重要的研究領域。本發明是利用合成的托貝莫來石Tobermorite(以下均用TOB)?礦物，對其進行無機改性，增大其孔徑和比表面積，制備出多孔的二氧化硅材料。

蒸壓加氣混凝土主要水化產物是TOB，TOB的含量大于50％以上，屬新型建筑節能墻體材料。加氣混凝土生產過程破損率較高，破損加氣混凝土與切割地皮殘留等一般在3-6％，一個年產30萬立方米加氣混凝土企業，每年廢加氣混凝土排放量達到0.9-1.8?萬立方米。據中國加氣混凝土協會統計，現階段全國已建成加氣混凝土企業2000余家，年設計能力約2億立方米,年總產量約為1.1億立方米，每年廢棄加氣混凝土排放量巨大，廢棄加氣混凝土資源化利用是困擾蒸壓硅酸鹽制品行業的重大難題，迫切需要解決。

硅酸鈣絕熱保溫材料是一種性能優異的保溫節能材料，經水熱合成的水化硅酸鈣有一種晶型是托貝莫來石(TOB)。最早是1940年美國歐文斯-康寧玻璃纖維公司發明和試用的，應用于工業和建筑保溫。其后，英國、日本及蘇聯等國也相繼進行研究和生產，我國生產使用溫度在650℃以下的托貝莫來石型產品，起步于20世紀70年代初。這種保溫材料具有容重小、導熱系數低、耐高溫和強度大等特點，是非常好的保溫材料。廣泛應用的同時，也帶來了廢棄物污染的后果，如何將廢棄的硅酸鈣保溫材料二次利用，制備出多孔二氧化硅材料，實現資源的回收利用，是本領域需要解決的一個問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種利用TOB制備多孔二氧化硅材料的方法，將多孔二氧化硅材料應用于保溫、絕熱、吸附等多領域。

實現本發明的目的的技術解決方案為：利用TOB制備多孔二氧化硅材料的方法，包括以下步驟：

(1)取托貝莫來石在200～600℃下煅燒20～100分鐘，得到活化后的托貝莫來石；

(2)將活化后的托貝莫來石置于稀鹽酸中攪拌進行酸化處理，清洗、干燥后得到所述的多孔二氧化硅材料，其中，每克活化后的托貝莫來石需要濃鹽酸的體積范圍為?1.3～2.0ml，稀鹽酸濃度為0.66～1.14mol/L。