[發明專利]一種煤矸石基介孔氧化硅材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202210806905.2
• 申請日: 2022-07-08
• 公開（公告）號: CN115196640B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 李翔宇;潘大海;檀苗苗;韓麗娜;王兵;王建成
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: C01B33/113
• 分類號: C01B33/113
• 代理公司: 北京正和明知識產權代理事務所(普通合伙) 11845
• 代理人: 李建剛

1.一種煤矸石基介孔氧化硅材料的制備方法，其特征在于，包括：

將煤矸石基硅源、有機羧酸、無水有機醇和表面活性劑按照摩爾配料比為30~200:5~400:250~2000:1.0進行混合、反應，隨后將反應溶液進行溶劑熱自組裝處理，經過離心、洗滌和干燥處理，得到煤矸石基介孔氧化硅材料前驅體；

按照液固質量比10~100:1，將所述煤矸石基介孔氧化硅材料前驅體均勻溶于無機強酸溶液中，然后在密封條件下聚合，再將所述聚合所得產物進行焙燒，得到所述煤矸石基介孔氧化硅材料；

所述煤矸石基硅源為煤矸石依次經酸洗脫鋁處理、活化處理和提取處理后所得到的硅物種溶液；

所述表面活性劑為嵌段共聚物非離子表面活性劑；所述表面活性劑包括具有結構式為EO_nPO_mEO_n和/或EO_nBO_mEO_n的以聚環氧乙烯作為親水嵌段、聚環氧丙稀或聚環氧丁稀作為疏水嵌段的非離子型嵌段共聚物，其中n為10~180，m為5~100，EO表示環氧乙烯，PO表示環氧丙烯，BO表示環氧丁烯；

所述聚合的溫度為160~250℃，時間為6~24h；

所述活化處理包括，按照液固質量比為1~20:1，將所述酸洗脫鋁后的煤矸石加入無機強堿溶液中，在密封條件下進行高溫高壓超臨界或亞臨界處理，隨后經抽濾、洗滌及干燥處理，得到活化后的煤矸石；

所述提取處理包括，按照液固質量比為5~30:1，將所述活化后的煤矸石置于無機強酸溶液中，攪拌提取，離心分離，得到硅物種溶液，即為所述煤矸石基硅源。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述有機羧酸包括檸檬酸、冰醋酸、草酸和酒石酸中的一種或多種；

所述有機醇包括乙醇、丙醇、異丙醇和丁醇中的一種或多種；

所述無機強酸溶液的pH值為0.5~3.5。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述混合的溫度為20~60℃；

所述反應的時間為1~4h；

所述自組裝處理的溫度為80~150℃，時間為12~48h；

所述焙燒的溫度為500~850℃，時間為5~7h。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述酸洗脫鋁處理包括，在回流條件下，按照液固質量比為20~100:1，將煤矸石依次進行一次酸洗和二次酸洗，然后進行抽濾、洗滌、干燥，得到酸洗脫鋁后的煤矸石；

所述酸洗脫鋁處理的溫度為90~150℃，時間為2~5h；

所述一次酸洗和所述二次酸洗分別采用濃度為0.5~2mol/L和0.1~0.5mol/L的無機強酸溶液進行。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述活化處理的溫度為180~350℃；

所述活化處理的時間為3~8h；

所述高溫高壓超臨界或亞臨界處理在攪拌條件下進行，攪拌速率為500轉/分鐘；

所述無機強堿溶液中氫氧根離子的濃度為1.5~4mol/L。

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述無機強酸溶液中氫離子濃度為0.5~4mol/L；

所述攪拌提取的溫度為40~100℃；

所述攪拌提取的時間為1~10h。

7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述攪拌提取的時間為2~8h。

8.根據權利要求1-7任一項所述的制備方法，其特征在于，所述無機強酸包括鹽酸、硫酸和硝酸中的一種或多種；

所述無機強堿包括氫氧化鈉和/或氫氧化鉀。

9.一種煤矸石基介孔氧化硅材料，其特征在于，其使用權利要求1-8任一項所述的煤矸石基介孔氧化硅材料的制備方法制得，具有均一的介孔孔道結構；

所述煤矸石基介孔氧化硅材料的介孔孔徑為5.0~25.0nm，比表面積為500~950m²/g，孔體積為0.7~1.8cm³/g；

所述煤矸石基介孔氧化硅材料經水熱處理后其介孔結構不發生變化，比表面積降低小于等于35%，孔體積降低小于等于30%。