[發明專利]一種具有連貫大孔的階層多孔二氧化硅雜化材料的制備方法

有效

• 申請號: 201910553344.8
• 申請日: 2019-06-25
• 公開（公告）號: CN110302782B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 梁吉艷;關銀燕;高維春;李丹;沈晨光
• 申請（專利權）人: 沈陽工大藍金環保產業技術研究院有限公司
• 主分類號: B01J23/72
• 分類號: B01J23/72;B01J35/10;B01J37/08;B01J37/03
• 代理公司: 沈陽之華益專利事務所有限公司 21218
• 代理人: 黃英華

本發明公開了一種具有連貫大孔的階層多孔二氧化硅雜化材料的制備方法，包括以下步驟1）將聚氧化乙烯、正硅酸甲酯、三水硝酸銅分別加入到鹽酸中，攪拌；然后，再加入環氧丙烷攪拌后，置于烘箱中進行凝膠和陳化得到濕凝膠。2）對形成的凝膠用無水乙醇進行每12h替換溶劑持續3天，然后將處理過的凝膠在烘箱中干燥幾天，干燥后即可制得SiO₂多孔塊體。采用該方法能獲得具有連貫大孔的階層多孔二氧化硅塊體雜化材料。

技術領域

本發明涉及一種具有連貫大孔的階層多孔二氧化硅雜化材料的制備方法，具體涉及一種溶膠-凝膠伴隨相分離法制備連續多孔二氧化硅雜化塊體的方法。

背景技術

具有可調控大孔的整體二氧化硅（硅酸鹽）的合成可以追溯到二十世紀中葉。康寧玻璃工廠開發的Vycor工藝展示了一種基于可控孔玻璃來制造高硅玻璃的新方法。受到此方法的啟發之后日本京都大學的N.Soga（NS）和K.Nakanishi（KN）教授基于模板法開創了連續孔道二氧化硅塊體制備的新方法。而在這之后兩位研究人員（NS和KN）又想出將多孔二氧化硅塊體作為連續層引入到液相色譜（HPLC）中，這使得二氧化硅整料開發達到了一個新的里程碑。1991年，K.Nakanishi教授發表了第一篇關于通過溶膠-凝膠伴隨相分離法對大孔二氧化硅的結構進行調控的論文，這使人們開始慢慢關注起了這種連續孔塊體材料。

多孔材料的制備方法有很多如：顆粒堆積燒結法、添加造孔劑法、有機泡沫浸漬法、發泡法、溶膠－凝膠法等。而溶膠－凝膠伴隨相分離法是近些年來新興的多孔塊體制備技術，該法有機的結合了溶膠－凝膠原理與相分離理論的各自特點，在傳統的溶膠凝膠法中引入了以Flory-Huggins為理論依據的相分離，從而制備出了具有微米尺度連續大孔結構的塊體，并可進一步構造微孔介孔至大孔的階層多孔結構，這一技術已成為材料、化學等多學科交叉的研究熱點之一。

發明內容

發明目的：

提供一種多孔二氧化硅雜化材料的制備方法，從而獲得具有連貫大孔階層多孔氧化硅塊體雜化材料。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種具有連貫大孔的階層多孔二氧化硅雜化材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟一：將聚氧化乙烯(PEO10000)、正硅酸甲酯(TMOS)、三水硝酸銅(Cu(NO₃)₂·3H₂O)、九水硝酸鋁(Al(NO₃)₃·9H₂O)分別加入到0.001~0.01mol/L鹽酸中，攪拌50~70min；然后，再加入環氧丙烷，按n_PO:n_TMOS=1，攪拌1min后，置于30~40℃烘箱中進行凝膠和陳化3~5天得到濕凝膠；

步驟二：對形成的凝膠用無水乙醇進行每12h替換溶劑持續3天，然后將處理過的凝膠在烘箱中干燥2~4天，干燥后即可制得SiO₂多孔雜化塊體。

進一步地，步驟一中，除包括聚氧化乙烯外還包括聚氧乙稀－聚氧丙烯－聚氧乙稀(PVP)、聚丙稀酸。

進一步地，步驟一中，除包括正硅酸甲酯外還包括硅酸乙酯、硅酸丙酯硅酸同系物。

進一步地，步驟一中，除包括環氧丙烷外還包括環氧乙烷、環氧丁烷同系物。

進一步地，步驟一中，按摩爾份計算，PEO與TMOS摩爾比是0.0009~0.0027。

進一步地，步驟一中，按摩爾份計算，Cu(NO₃)₂·3H₂O與TMOS摩爾比是0.01-0.04。