專利名稱:一種調(diào)節(jié)sba-15壁厚的合成方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及調(diào)節(jié)介孔材料壁厚的合成方法,尤其涉及一種調(diào)節(jié)介孔材料SBA-15 壁厚的合成方法。
背景技術(shù):
自Mobil公司的科學(xué)家首次報(bào)道介孔材料MCM-41以來,介孔材料合成、表征和應(yīng) 用得到了廣泛的關(guān)注。介孔材料由于其孔徑較大,在作為有機(jī)合成催化劑載體方面具有極 大的應(yīng)用前景,然而其較弱的水熱穩(wěn)定性較差限制了其在這方面的應(yīng)用。美國加州大學(xué)的 Stucky等人使用非離子型表面活性劑合成了一種新型的硅基介孔分子篩SBA-n系列,其中 尤以SBA-15最為引人注目。SBA-15具有良好的結(jié)構(gòu)性能(1)規(guī)整的孔道結(jié)構(gòu),呈二維六 方形態(tài);(2)較窄的孔徑分布,且孔徑可以在5 30nm內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié);(3)大的比表面積,可高 達(dá)到1000m2/g ;⑷與MCM-41相比,SBA-15具有較好的水熱穩(wěn)定性;(5)同時(shí)還具有穩(wěn)定的 骨架結(jié)構(gòu)、易于修飾的內(nèi)表面、一定壁厚且易于摻雜的無定型骨架等物理化學(xué)性能。因此在 化學(xué)工業(yè)、環(huán)境能源、生物技術(shù)、吸附分離、催化、光、電等眾多領(lǐng)域有廣泛的發(fā)展前景。雖然 SBA-15的水熱穩(wěn)定性優(yōu)于MCM-41,但相比沸石分子篩仍較差。在各種提高其水熱穩(wěn)定性的 方法中,增加或調(diào)整SBA-15的壁厚仍具吸引力,同時(shí)調(diào)節(jié)SBA-15的壁厚能最大限度的保持 SBA-15的各種結(jié)構(gòu)、物理、化學(xué)特性。因此調(diào)節(jié)SBA-15壁厚的制備及其相關(guān)研究具有重要 的現(xiàn)實(shí)意義。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明要解決的問題是提供一種調(diào)節(jié)介孔材料SBA-15壁 厚的新方法。該方法的優(yōu)勢在于使用環(huán)境友好的聚乙二醇或聚丙二醇為助劑,助劑在焙燒 過程中去除,SBA-15的表面性質(zhì)和結(jié)構(gòu)性質(zhì)得以最大限度的保留。本發(fā)明方法的技術(shù)原理是親水聚合物聚乙二醇能與P123(聚氧乙烯-聚氧丙 烯-聚氧乙烯,其分子式為ΡΕ0-ΡΡ0-ΡΕ0)模板中的PEO段相互作用,增加了模板中疏水基 團(tuán)的比例,相當(dāng)于增加了等效鏈長,從而增加壁厚,同時(shí)孔徑減小。聚丙二醇與P123模板中 的PPO段增溶會增加膠團(tuán)的內(nèi)核體積,從而壓迫外層親水層,達(dá)到減少壁厚的目的。本發(fā)明所述調(diào)節(jié)SBA-15壁厚的合成方法,步驟是
0006](1)向溶解了模板劑P123的水溶液中加入聚乙二醇或聚丙二醇,靜置過夜;(2)將步驟(1)所得溶液加入濃度為2mol/L的鹽酸轉(zhuǎn)移到三口燒瓶中,于 40 士 1°C攪拌2-3小時(shí);(3)向步驟(2)所得溶液中逐滴加入正硅酸乙酯,于40士 TC繼續(xù)攪拌24-28小 時(shí);(4)將步驟(3)所得混合轉(zhuǎn)移至帶有聚四氟乙烯內(nèi)襯的水熱罐中,于100士 1°C下 晶化24-28小時(shí);(5)對步驟(4)所得混合液進(jìn)行過濾,以去離子水洗滌濾餅至濾液無氯離子檢出;
(6)將步驟(5)所得濾餅于100 士 1°C干燥2小時(shí)后,再置于馬弗爐中于500 士 5°C 焙燒6-8小時(shí)去除模板劑;所得白色粉末即為調(diào)節(jié)壁厚的SBA-15。上述調(diào)節(jié)SBA-15壁厚的合成方法中所述模板劑P123的分子量優(yōu)選為5800道爾 頓;所述模板劑P123水溶液的濃度優(yōu)選62. 5g/L。上述調(diào)節(jié)SBA-15壁厚的合成方法中所述聚乙二醇優(yōu)選是PEG2000,PEG4000, PEG6000 或 PEG10000 ;所述聚丙二醇是 PPG400,PPG600 或 PPG2000。上述調(diào)節(jié)SBA-15壁厚的合成方法中步驟(2)所述2mol/L鹽酸的加入量優(yōu)選是 步驟(1)所得溶液體積的2倍。上述調(diào)節(jié)SBA-15壁厚的合成方法中步驟(3)所述正硅酸乙酯濃度在步驟(2)所 得溶液中優(yōu)選是55. 4g/L。本發(fā)明以聚乙二醇或聚丙二醇為添加劑,調(diào)整合成SBA-15壁厚,改善其水熱穩(wěn)定 性,增加了其在化學(xué)工業(yè)、環(huán)境能源、生物技術(shù)、吸附分離、催化、光、電等眾多領(lǐng)域的應(yīng)用潛 力。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1:向溶解了 2g模板劑P123(分子量為5800)的32ml水溶液中加入0. 2g聚乙二醇 (PEG2000),加入60mL濃度為2mol/L的鹽酸后,將其轉(zhuǎn)移到三口瓶中40°C水浴攪拌2小時(shí), 加入5. Ig正硅酸乙酯,繼續(xù)40°C水浴攪拌24小時(shí),然后將所得混合液轉(zhuǎn)移至帶有聚四氟乙 烯內(nèi)襯的水熱罐中,于100°C下晶化24小時(shí),所得沉淀經(jīng)去離子水反復(fù)洗滌至無氯離子后 放入電熱鼓風(fēng)干燥箱中干燥,再于馬弗爐中550°C下煅燒6h,所得白色粉末即為以PEG2000 調(diào)節(jié)后厚壁SBA-15。與不添加PEG的SBA-15分子篩壁厚的2. 18nm相比,本例所得SBA-15 分子篩壁厚為4. 41nm。實(shí)施例2:向溶解了 2g P123 (分子量為5800)的32ml水溶液中加入0. 2g聚乙二醇 (PEG10000),加入60mL濃度為2mol/L的鹽酸后,將其轉(zhuǎn)移到三口瓶中40°C水浴攪拌2小 時(shí),加入5. Ig正硅酸乙酯,繼續(xù)40°C水浴攪拌24小時(shí),然后將所得混合液轉(zhuǎn)移至帶有聚 四氟乙烯內(nèi)襯的水熱罐中,于100°C下晶化24小時(shí),所得沉淀經(jīng)去離子水反復(fù)洗滌至無氯 離子后放入電熱鼓風(fēng)干燥箱中干燥,再于馬弗爐中550°C下煅燒6h,所得白色粉末即為以 PEG10000調(diào)節(jié)后厚壁SBA-15。與不添加PEG的SBA-15分子篩壁厚的2. 17nm相比,本例所 得SBA-15分子篩壁厚為4. 38nm。實(shí)施例3:向溶解了 2g P123的32ml水溶液中加入0. 2g聚乙二醇(PEG6000),加入60mL濃 度為2mol/L的鹽酸后,將其轉(zhuǎn)移到三口瓶中40°C水浴攪拌2小時(shí),加入5. Ig正硅酸乙酯, 繼續(xù)40°C水浴攪拌24小時(shí),然后將所得混合液轉(zhuǎn)移至帶有聚四氟乙烯內(nèi)襯的水熱罐中,于 100°C下晶化24小時(shí),所得沉淀經(jīng)去離子水反復(fù)洗滌至無氯離子后放入電熱鼓風(fēng)干燥箱中 干燥,再于馬弗爐中550°C下煅燒6h,所得白色粉末即為以PEG6000調(diào)節(jié)后厚壁SBA-15。與 不添加PEG的SBA-15分子篩壁厚的2. 17nm相比,本例所得SBA-15分子篩壁厚為4. 15nm。實(shí)施例4
向溶解了 2g P123的32ml水溶液中加入0. 2g聚丙二醇(PPG400),加入60mL濃 度為2mol/L的鹽酸后,將其轉(zhuǎn)移到三口瓶中40°C水浴攪拌2小時(shí),加入5. Ig正硅酸乙酯, 繼續(xù)40°C水浴攪拌24小時(shí),然后將所得混合液轉(zhuǎn)移至帶有聚四氟乙烯內(nèi)襯的水熱罐中,于 100°C下晶化24小時(shí),所得沉淀經(jīng)去離子水反復(fù)洗滌至無氯離子后放入電熱鼓風(fēng)干燥箱中 干燥,再于馬弗爐中550°C下煅燒6h,所得白色粉末即為以PPG400調(diào)節(jié)壁厚SBA-15。本例 所得SBA-15分子篩壁厚為1. 36nm。實(shí)施例5 向溶解了 2g P123的32ml水溶液中加入0. 2g聚丙二醇(PPG2000),加入60mL濃 度為2mol/L的鹽酸后,將其轉(zhuǎn)移到三口瓶中40°C水浴攪拌2小時(shí),加入5. Ig正硅酸乙酯, 繼續(xù)40°C水浴攪拌24小時(shí),然后將所得混合液轉(zhuǎn)移至帶有聚四氟乙烯內(nèi)襯的水熱罐中,于 100°C下晶化24小時(shí),所得沉淀經(jīng)去離子水反復(fù)洗滌至無氯離子后放入電熱鼓風(fēng)干燥箱中 干燥,再于馬弗爐中550°C下煅燒6h,所得白色粉末即為以PPG2000調(diào)節(jié)壁厚SBA-15。本例 所得SBA-15分子篩壁厚為1. 07nm。實(shí)施例6 向溶解了 2g P123 (分子量為5800)的32ml水溶液中加入0. 2g聚丙二醇 (PPG600),加入60mL濃度為2mol/L的鹽酸后,將其轉(zhuǎn)移到三口瓶中40°C水浴攪拌2小時(shí), 加入5. Ig正硅酸乙酯,繼續(xù)40°C水浴攪拌24小時(shí),然后將所得混合液轉(zhuǎn)移至帶有聚四氟乙 烯內(nèi)襯的水熱罐中,于100°C下晶化24小時(shí),所得沉淀經(jīng)去離子水反復(fù)洗滌至無氯離子后 放入電熱鼓風(fēng)干燥箱中干燥,再于馬弗爐中550°C下煅燒6h,所得白色粉末即為以PPG600 調(diào)節(jié)后厚壁SBA-15。本例所得SBA-15分子篩壁厚為1. 22nm。
權(quán)利要求
一種調(diào)節(jié)SBA 15壁厚的合成方法,步驟是(1)向溶解了模板劑P123的水溶液中加入聚乙二醇或聚丙二醇,其中所述P123與聚乙二醇或聚丙二醇的質(zhì)量比比例為10∶1,靜置過夜;(2)向步驟(1)所得溶液加入濃度為2mol/L的鹽酸并轉(zhuǎn)移到三口燒瓶中,于40±1℃攪拌2 3小時(shí);(3)向步驟(2)所得溶液中逐滴加入正硅酸乙酯,于40±1℃繼續(xù)攪拌24 28小時(shí);(4)將步驟(3)所得混合轉(zhuǎn)移至帶有聚四氟乙烯內(nèi)襯的水熱罐中,于100±1℃下晶化24 28小時(shí);(5)對步驟(4)所得混合液進(jìn)行過濾,以去離子水洗滌濾餅至濾液無氯離子檢出;(6)將步驟(5)所得濾餅于100±1℃干燥2小時(shí)后,再置于馬弗爐中于500±5℃焙燒6 8小時(shí)去除模板劑;所得白色粉末即為調(diào)節(jié)壁厚的SBA 15。
2.如權(quán)利要求1所述調(diào)節(jié)SBA-15壁厚的合成方法,其特征在于所述模板劑P123的 分子量為5800道爾頓。
3.如權(quán)利要求1所述調(diào)節(jié)SBA-15壁厚的合成方法,其特征在于所述模板劑P123水 溶液的濃度是62. 5g/L。
4.如權(quán)利要求1所述調(diào)節(jié)SBA-15壁厚的合成方法,其特征在于所述聚乙二醇是 PEG2000, PEG4000, PEG6000 或 PEG10000 ;所述聚丙二醇是 PPG400,PPG600 或 PPG2000。
5.如權(quán)利要求1所述調(diào)節(jié)SBA-15壁厚的合成方法,其特征在于步驟(2)所述2mol/ L鹽酸的加入量是步驟(1)所得溶液體積的2倍。
6.如權(quán)利要求1所述調(diào)節(jié)SBA-15壁厚的合成方法,其特征在于步驟(3)所述正硅酸 乙酯濃度在步驟(2)所得溶液中是55. 4g/L。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種調(diào)節(jié)SBA-15壁厚的合成方法,所述方法以環(huán)境友好和廉價(jià)易得的聚乙二醇或聚丙二醇為添加劑,調(diào)節(jié)SBA-15的壁厚,同時(shí)能最大限度的保持SBA-15的結(jié)構(gòu)特性、物理特性和化學(xué)特性。本發(fā)明方法可將SBA-15的壁厚提高或降低,同時(shí)可以達(dá)到調(diào)節(jié)孔徑的目的,大大提高了其水熱穩(wěn)定性,增加了其在化學(xué)工業(yè)、環(huán)境能源、生物技術(shù)、吸附分離、催化、光、電等眾多領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。
文檔編號C01B39/00GK101891220SQ20101021635
公開日2010年11月24日 申請日期2010年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月2日
發(fā)明者張慎平, 張明博, 蘇繼新, 董菲菲, 賈紅玉, 馬麗媛 申請人:山東大學(xué)