一种大孔径有序介孔二氧化硅分子筛的合成方法技术

本发明专利技术涉及一种大孔径、高有序度的介孔氧化硅分子筛的合成方法。它以价廉的工业化嵌段高分子共聚物、水、酸和硅源混合，搅拌，得到有机－无机复合物，经高温水处理，再经过滤、水洗、空气下干燥，并焙烧后得到介孔分子筛产物。实验结果表明由此合成的产物为二维六角孔道（ｐ６ｍｍ），具有孔径均一，有序度高，墙厚等优点。由于其具有低廉的合成成本的优势，可极大地促进介孔材料的大规模工业化生产，同时推动这种新型纳米孔材料在大分子催化、吸附和分离、传感器、微器件以及光、电、磁等功能材料的研究和应用。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一种大孔径有序介孔二氧化硅分子筛的合成方法
本专利技术属于无机多孔材料
，具体涉及一种二氧化硅介孔分子筛的合成方法，特别是用双亲性非离子嵌段高分子表面活性剂为结构导向剂，合成介孔分子筛的方法。技术背景新一代大孔径(1.0-40nm)介孔分子筛在大分子转化、吸附、生物大分子分离以及电磁、传感器、光电子等领域均具有广泛的应用前景。由昂贵的长链有机季铵盐阳离子表面活性剂为模板合成的MCM-41介孔分子筛，由于其孔径小，水热稳定性差，受到了较大的限制。以嵌段高分子共聚物为模板剂合成的介孔分子筛SBA-15具有孔径均一，有序度高，并且其孔径大以及水热性能良好等优点，近年来得到了广泛的研究：其骨架上修饰有机硅烷，可用于重金属的分离、回收，以及蛋白质的控释与分离。利用主-客体方法在SBA-15载体上已成功地制备了碳以及金属的纳米线、纳米球。最近，又有报道SBA-15作为吸附剂可以很好地进行原油中轻油的分离，将低碳烷烃选择性地分开。研究结果表明，以嵌段高分子共聚物导向的SBA-15介孔分子筛具有很高的应用价值。但是，SBA-15介孔材料的工业化生产还存在许多问题，如所采用的有机硅源(正硅酸乙脂)价值较贵，进口的聚乙烯醚—聚丙烯醚—聚乙烯醚价格不菲。因此探索一条经济廉价的介孔分子筛合成路线，对早日实现介孔分子筛的工业化和大规模生产具有重要的实用意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种可降低合成成本的大孔径有序介孔二氧化硅分子筛的合成方法，以利于其大规模工业化。本专利技术合成的介孔二氧化硅具有有序的二维介孔结构，大的孔径及孔容。本专利技术提出的有序介孔二氧化硅分子筛的合成方法，以双亲性非离子嵌段高分子表面活性剂为结构导向剂，在酸性条件下将硅源水解得到，具体步骤如下：首先将嵌段高分子表面活性剂、水、酸、硅源按摩尔比为(0.02-0.10)∶(300-600)∶(10-30)∶-->(1.0-5.0)混合，在15-80℃下搅拌，形成有机无机复合物，然后在80-150℃高温下进行水热处理，再经过滤、水洗、空气下干燥，并在450-600℃培烧而成。上述方法中，嵌段高分子表面活性剂可为聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物。硅源包括有机硅源和无机硅源，有机硅源为正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯、正硅酸丁酯之一种；无机硅源为硅酸钠或硅溶胶之一种。所用的酸为HCl、H2SO4、HNO3和H3PO4之一种。本专利技术合成的介孔二氧化硅分子筛为二维介孔结构(空间群为p6mm)，晶胞参数达到4-6nm，比表面为400-700m2g-1，孔容为0.3-1.0cm3g-1。所得产物经XRD和TEM验证为二维介观结构(p6mm)的介孔二氧化硅分子筛。本专利技术所采用的结构导向剂价格便宣，因而可降低合成成本，可促进介孔材料大规模工业化生产，同时推动这种新型纳米孔材料在大分子催化、吸附和分离、传感器、微器件以及光、电、磁等功能材料的研究和应用。具体实施方式下面通过实施例来对本专利技术作进一步的阐述：实施例1，35℃下，将2.0g EO16PO58EO16溶解于75g1.6 M的盐酸溶液，搅拌均匀后加入6.0g硅酸钠。连续搅拌24小时后，在100℃水热处理24小时后，过滤，去离子水冲洗，真空干燥后于500℃下培烧4小时。产物主要物化性质：比表面积550m2g-1，孔容0.7cm3g-1，孔径4.6nm，晶胞参数8.0nm。实施例2，40℃下，将2.0g EO16PO58EO16溶解于100g1.6 M的硝酸溶液，搅拌均匀后加入6.0g硅酸钠。连续搅拌24小时后，在100℃水热处理24小时后，过滤，去离子水冲洗，真空干燥后于500℃下培烧4小时。产物主要物化性质：比表面350m2g-1，孔容0.87cm3g-1，孔径5.6nm，晶胞参数8.0nm。实施例3，38℃下，将1.6g EO16PO58EO16溶解于75g1.6 M的盐酸溶液，搅拌均匀后加入5.0g硅酸钠。连续搅拌24小时后，在100℃水热处理24小时后，过滤，去离子水冲洗，真空干燥后于500℃下焙烧4小时。产物主要物化性质：比表面650m2g-1，孔容0.67cm3g-1，孔径6.6nm，晶胞参数9.0nm。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大孔径有序介孔二氧化硅分子筛的合成方法，其特征在于以双亲性非离子嵌段高分子表面活性剂为结构导向剂，在酸性条件下将硅源水解得到，具体步骤如下：首先是将嵌段高分子表面活性剂、水、酸、硅源按摩尔比为（０．０２－０．１０）∶（３００－６００）∶（１０－３０）∶（１．０－５．０）混合，在１５～８０℃下搅拌，形成有机－无机复合物，然后在８０～１５０℃高温下进行水热处理，再经过滤、水洗、空气下干燥，并在４５０～６００℃焙烧而成。

【技术特征摘要】
1、一种大孔径有序介孔二氧化硅分子筛的合成方法，其特征在于以双亲性非离子嵌段高分子表面活性剂为结构导向剂，在酸性条件下将硅源水解得到，具体步骤如下：首先是将嵌段高分子表面活性剂、水、酸、硅源按摩尔比为(0.02-0.10)∶(300-600)∶(10-30)∶(1.0-5.0)混合，在15~80℃下搅拌，形成有机-无机复合物，然后在80~150℃高温下进行水热处理，再经过滤、水洗、空气下干燥，并在45...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丽敏，范杰，屠波，赵东元，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]