功能性介孔材料的应用制造技术

本发明专利技术涉及功能性介孔材料的应用，具体地，涉及功能性介孔材料作为吸附材料的应用。该功能性介孔材料含有介孔材料、寡聚苯乙烯和式(1)所示的有机硅烷化合物，其中，R1、R2和R3各自独立地为甲基、甲氧基、乙氧基或氯，R1、R2和R3相同或不同。所述功能性介孔材料具有较高的吸附性能，特别是对水中污染物苯的吸附量明显较高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及功能材料领域，具体地，涉及功能性介孔材料作为吸附材料的应用。
技术介绍
自1992年Mobil的研究人员报道合成了一系列有序介孔铝硅酸盐M41S材料之后，对于这种具有均匀孔道结构、大比表面积等优点的介孔材料的研究，已成为众多研究人员所关注的焦点。而今，随着研究的深入，各种功能化介孔材料的出现大大扩充了介孔材料的应用范围，现在已有很多功能化介孔材料被应用在分析、环境、生物及医学等领域。在环境科学领域，用介孔材料作为介质来处理一些环境污染物已并不陌生，例如，有许多研究人员利用介孔材料进行许多环境样品的前处理工作，也有许多研究人员则直接将介孔材料用于环境的净化。“4·11”兰州自来水苯污染事件发生以来，作为对人体健康有严重危害的苯的污染，又成为环境污染的焦点，相应的各种新分析方法也大量涌现出来。用吸附法去除水中苯的材料非常多，但多因吸附量小，解吸附性能差等原因，无法广泛的用于处理水中的苯。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供功能性介孔材料的应用，该功能性介孔材料对于水中的苯具有非常好的吸附能力，并兼有优异的解吸附性能，为除去水中苯污染物提供了新的途径。本专利技术提供了功能性介孔材料作为吸附材料的应用，其中，该功能性介孔材料含有介孔材料、寡聚苯乙烯和式(1)所示的有机硅烷化合物，其中，R1、R2和R3各自独立地为甲基、甲氧基、乙氧基或氯，R1、R2和R3相同或不同。根据本专利技术提供的所述功能性介孔材料作为吸附材料的应用，在所述功能性介孔材料中，通过用寡聚苯乙烯和有机硅烷化合物修饰介孔材料，该寡聚苯乙烯在介孔材料的孔道中既可形成长链结构又可形成网络结构，同时寡聚苯乙烯链上的苯环可以增加孔壁和水中游离的苯的相互作用，从而提高了介孔材料的吸附性能。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是实施例1制备的功能性介孔材料和介孔材料SBA-15的FTIR光谱图。图2是实施例1制备的功能性介孔材料和介孔材料SBA-15的XRD图。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。本专利技术提供了功能性介孔材料作为吸附材料的应用，其中，该功能性介孔材料含有介孔材料、寡聚苯乙烯和式(1)所示的有机硅烷化合物，其中，R1、R2和R3各自独立地为甲基、甲氧基、乙氧基或氯，R1、R2和R3相同或不同。在所述功能性介孔材料的应用中，该应用的过程可以包括：将所述功能性介孔材料与含苯的污水接触。所述接触的条件可以包括：相对于100mL含苯的污水，所述功能性介孔材料的用量为0.1-0.5g，温度为10-50℃，时间为8-48min。在所述功能性介孔材料中，式(1)所示的有机硅烷化合物可以对介孔材料的表面进行改性，寡聚苯乙烯至少部分附着在经过表面改性的介孔材料的孔道的孔壁上，形成长链结构和.或网络结构，这样寡聚苯乙烯上的苯环可以增加孔壁和水中游离的苯的相互作用，使得该功能性介孔材料对水中的苯具有较高的吸附性能。在所述功能性介孔材料中，优选地所述介孔材料、所述有机硅烷化合物和所述寡聚苯乙烯的含量的重量比为1：1-5：0.1-1.5，更优选为1：1-3：0.2-1.2。在所述功能性介孔材料中，所述介孔材料优选为硅基介孔材料。进一步优选地，所述介孔材料为SBA-15、SBA-16、MCM-41和MCM-48中的至少一种。在所述功能性介孔材料中，具体的式(1)所示的有机硅烷化合物如下表1所示：表1在优选的实施方式中，式(1)所示的有机硅烷化合物例如可以为3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三乙氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧)丙基二甲基乙氧基硅烷和3-(甲基丙烯酰氧)丙基三氯硅烷中的至少一种。最优选地，所述有机硅烷化合物为3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷。在本专利技术中，所述功能性介孔材料优选通过包括以下步骤的方法制备：(1)将上述介孔材料分散在有机溶剂中以获得混合流体，将所述混合流体、上述式(1)所示的有机硅烷化合物和碱剂在惰性气氛下混合接触，得到经过表面改性的介孔材料；(2)在引发剂的存在下，将所述经过表面改性的介孔材料和苯乙烯在惰性气氛下进行聚合反应。在步骤(1)中，所述有机硅烷化合物的用量使得制备的功能性介孔材料中介孔材料与有机硅烷化合物的含量的重量比为1：1-5，优选为1：1-3。在一种实施方式中，相对于1g所述介孔材料，所述有机硅烷化合物的用量可以为0.1-10mL，优选为0.5-5mL。在步骤(1)中，所述碱剂的用量优选使得所述混合接触的体系(即所述混合流体、所述有机硅烷化合物和碱剂的混合体系)的pH值为8-9，更优选为8.0-8.5。所述碱剂可以为氨水和氢氧化钠溶液中的至少一种，最优选为氨水。所述氨水的浓度可以为25-28重量％。在步骤(1)中，在将介孔材料分散在有机溶剂中以获得混合流体的过程中，所述有机溶剂的用量没有特别的限定，只要能够保证介孔材料充分分散即可，例如，相对于1g所述介孔材料，所述有机溶剂的用量为10-100mL，优选为15-50mL。所述有机溶剂可以为N,N-二甲基甲酰胺和/或二甲基亚砜，最优选为N,N-二甲基甲酰胺。在步骤(1)中，在将所述混合流体、所述有机硅烷化合物和碱剂在惰性气氛下混合接触的过程中，为了使所述介孔材料获得较优的表面处理效果，优选使所述混合流体、所述有机硅烷化合物和所述碱剂以特定的加料顺序进行混合，即先将所述有机硅烷化合物加入所述混合流体中，然后再加入碱剂。在步骤(2)中，所述苯乙烯的用量使得制备的功能性介孔材料中介孔材料与寡聚苯乙烯的含量的重量比为1：0.1-1.5，优选为1：0.2-1.2。在一种实施方式中，相对于1g所述经过表面改性的介孔材料，苯乙烯的用量可以为0.1-1.5mL，优选为0.2-1.2mL。在步骤(2)中，相对于1g所述经过表面改性的介孔材料，所述引发剂的用量可以为0.1-5mg，优选为0.5-3mg。在步骤(2)中，所述引发剂可以偶氮异丁腈和/或过氧化二苯甲酰，最优选为偶氮异丁腈。在步骤(2)中，所述聚合反应的条件可以包括：温度为50-100℃，时间为5-10h。在步骤(2)中，所述聚合反应在溶剂的存在下进行。所述溶剂优选为甲苯。相对于1g所述经过表面改性的介孔材料，所述溶剂的用量可以为1-50mL，优选为5-30mL。进一步优选地，步骤(2)的反应过程按照以下方式操作：使表面改性的介孔材料分散在溶剂(如甲苯)中，然后加入苯乙烯，并用引发剂引发聚合反应。在步骤(1)和步骤(2)中，所述惰性气氛可以由选自氮气和惰性气体中的至少一种保护气体提供。以下通过实施例对本专利技术作进一步说明。在以下实施例中，相关性能参数的测试方法如下：实施例1将2.0g的介孔SBA-15(购自南京先丰纳米材料科技有限公司)分散在50mLN,N-二甲基甲酰胺中，搅拌使其分散均匀，随后加入4.0mL3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，再以2mL/min的加料速度缓慢加入2.本文档来自技高网...

【技术保护点】
功能性介孔材料作为吸附材料的应用，其中，该功能性介孔材料含有介孔材料、寡聚苯乙烯和式(1)所示的有机硅烷化合物，其中，R1、R2和R3各自独立地为甲基、甲氧基、乙氧基或氯，R1、R2和R3相同或不同。

【技术特征摘要】
1.功能性介孔材料作为吸附材料的应用，其中，该功能性介孔材料含有介孔材料、寡聚苯乙烯和式(1)所示的有机硅烷化合物，其中，R1、R2和R3各自独立地为甲基、甲氧基、乙氧基或氯，R1、R2和R3相同或不同。2.根据权利要求1所述的应用，其中，该应用的过程包括：将所述功能性介孔材料与含苯的污水接触。3.根据权利要求2所述的应用，其中，所述接触的条件包括：相对于100mL含苯的污水，所述功能性介孔材料的用量为0.1-0.5g，温度为10-50℃，时间为8-48min。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的应用，其中，所述介孔材料、所述有机硅烷化合物和所述寡聚苯乙烯的含量的重量比为1：1-5：0.1-1.5，优选为1：1-3：0.2-1.2。5.根据权利要求1或4所述的应用，其中，所述介孔材料为硅基介孔材料，优选为SBA-15、SBA-16、MCM-41和MCM-48中的至少一种。6.根据权利要求1或...

【专利技术属性】
技术研发人员：关敏，毕海鹏，谢明军，黄铃，杨力，杨娟，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11