一种双金属掺杂MCM-41温敏介孔分子筛及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种双金属掺杂MCM

【技术实现步骤摘要】
一种双金属掺杂MCM
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41温敏介孔分子筛及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及MCM
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41介孔分子筛制备
，具体涉及一种双金属掺杂MCM
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41温敏介孔分子筛及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]分子筛是一种具有立方晶格结构的铝硅酸盐化合物。自20世纪60年代以来，分子筛以其独特的结构和优越的性能被广泛应用于环境应用、石化工业、分离工艺、客体化学、气体传感器、药物输送和光电器件等方面，MCM
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41分子筛的孔径均匀，具有较高的比表面积及大吸附容量，相比于微孔材料更有利于有机分子的快速扩散，可作为催化剂、吸附剂或催化剂载体等。
[0003]然而，纯硅MCM
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41分子筛本身酸性很弱，硅骨架结构的单一性且骨架网络中缺陷少，严重限制了MCM
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41的应用，特别是由于孔壁缺少活性中心而限制了其在催化方面的应用。
[0004]为此，人们为扩展应用领域已做出了许多努力，引入杂原子是最有效的方法之一，引入杂原子的主要方法有同步合成和异步合成。迄今为止，人们已在MCM
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41的孔壁中载入了多种不同的元素，如Cu、Fe、Sr、Ti、Zn、V等，但金属在掺杂过程中极易发生团聚，导致掺杂不均匀，造成生成的分子筛结构不规整，催化剂活性不稳定，最终导致掺杂这些金属制备的材料的光催化性能有限。中国专利CN108262006B公开了一种骨架掺入金属的MCM
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41分子筛的制备方法，基本构思为：以正硅酸乙酯为硅源、以金属盐为掺杂金属源(硝酸锶为锶源或硫酸锰为锰源)，乙二胺四乙酸二钠为配合剂、阳离子表面活性剂为模板剂、乙二胺为碱源，通过水热法原位一步合成骨架掺入金属的M
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MCM
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41介孔分子筛，金属M为Sr或Mn。其中Sr或Mn与分子筛中Si的摩尔比为(0.012～0.053):1。可作为挥发性有机气体吸附剂的应用，具有较大的饱和吸附量，同时具有良好的热稳定性特别是对直径小于分子筛直径的甲苯、甲醛等气体具有良好的吸附效果。但是该分子筛只应用在VOCs吸附方面，实施例中只体现了对VOCs的饱和吸附量，且单金属原子掺杂对提高光催化性能的效果有限。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的不足，本专利技术的目的之一在于提供一种双金属掺杂MCM
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41温敏介孔分子筛的制备方法，以温敏材料为模板，将双金属Mn和Co掺入MCM
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41介孔分子筛中，提高了MCM
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41温敏介孔分子筛的光催化性能和重复使用性能。
[0006]本专利技术的目的是通过以下技术方案得以实现的。
[0007]一种双金属掺杂MCM
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41温敏介孔分子筛的制备方法，包括如下步骤：
[0008]S1、将温敏材料聚N
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异丙基丙烯酰胺
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co
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N,N
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二甲基丙烯酰胺溶于去离子水得到水凝胶，随后加入十六烷基三甲基溴化铵，搅拌至溶解；
[0009]S2、加入碱性溶液调节pH值至10～12，加入硅源、锰盐和钴盐，搅拌12～20h，然后进行水热反应，后过滤、干燥、研磨得到粉末；
[0010]S3、将步骤S2得到的粉末置于惰性气氛中进行焙烧，冷却至室温后即得到所述双金属掺杂MCM
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41温敏介孔分子筛。
[0011]本专利技术以聚N
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异丙基丙烯酰胺
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co
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N,N
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二甲基丙烯酰胺和十六烷基三甲基溴化铵为模板剂，采用水热法结合焙烧，不仅可将锰盐和钴盐均匀的载入到介孔材料中，同时Mn、Co的掺杂也不会破坏MCM
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41介孔的骨架结构，最终制备出形貌规整、性能优良的Mn
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Co掺杂MCM
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41温敏介孔材料。利用Co原子调控Mn原子的电子结构，成功激发Mn原子的氧还原、氧析出活性，大大提高了介孔分子筛的光催化性能；此外，温敏材料的加入使得金属在负载过程中更加均匀有序，解决现有技术中金属在掺杂过程中易团聚的问题；最终得到形貌规整的温敏介孔分子筛，光催化性能优异，且可重复使用。
[0012]优选的，步骤S2中，所述硅源、锰盐与钴盐的摩尔比为(50～100):1:1。更优选的，所述硅源、锰盐与钴盐的摩尔比为50:1:1。
[0013]优选的，步骤S2中，所述硅源为正硅酸乙酯，所述锰盐为醋酸锰、硫酸锰、氯化锰或硝酸锰中的一种，所述钴盐包括醋酸钴、硫酸钴、氯化钴或硝酸钴中的一种。
[0014]优选的，步骤S2中，所述水热反应的温度为100～160℃，时间为6～10h。
[0015]优选的，步骤S3中，所述焙烧的具体方法为：以2～8℃/min的速率升温至80～120℃，保温1～1.5h，继续以2～8℃/min的速率升温至450～550℃，保温3～5h。
[0016]更优选的，步骤S3中，所述焙烧的具体方法为：以2℃/min的速率升温至100℃，保温1h，继续以2℃/min的速率升温至500℃，保温3h。
[0017]优选的，步骤S1中，所述温敏材料的制备方法如下：采用AIBN作为引发剂，N
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异丙基丙烯酰胺为亲水单体，N,N
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二甲基丙烯酰胺为疏水单体，巯基乙胺盐酸盐为封端剂，采用无水甲醇作为反应溶剂，氮气作为保护气，反应时间12～36h，反应温度为60℃～80℃，即得到所述温敏材料。
[0018]本专利技术的另一目的在于提供所述制备方法制备的掺杂MCM
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41温敏介孔分子筛作为光催化材料的应用。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0020]1.本专利技术以聚N
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异丙基丙烯酰胺
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co
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N,N
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二甲基丙烯酰胺和十六烷基三甲基溴化铵为模板剂，采用水热法结合焙烧，不仅可将锰盐和钴盐均匀的载入到介孔材料中，同时Mn、Co的掺杂也不会破坏MCM
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41介孔的骨架结构，最终制备出形貌规整Mn
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Co掺杂MCM
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41温敏介孔分子筛，形貌规整使得分子筛的光催化性能提高。
[0021]2.本专利技术制备的Mn
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Co
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MCM
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41温敏介孔分子筛对甲基橙的降解率高达92.63％。
附图说明
[0022]图1为实施例1制备的Mn
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Co
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MCM
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41温敏介孔分子筛的SEM图；
[0023]图2为对比例1制备的单金属锰掺杂MCM
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41介孔分子筛的SEM图；
[0024]图3为对比例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双金属掺杂MCM
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41温敏介孔分子筛的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将温敏材料聚N
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异丙基丙烯酰胺
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co
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N,N
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二甲基丙烯酰胺溶于去离子水得到水凝胶，随后加入十六烷基三甲基溴化铵，搅拌至溶解；S2、加入碱性溶液调节pH值至10～12，加入硅源、锰盐和钴盐，搅拌12～20h，然后进行水热反应，后过滤、干燥、研磨得到粉末；S3、将步骤S2得到的粉末置于惰性气氛中进行焙烧，冷却至室温后即得到所述双金属掺杂MCM
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41温敏介孔分子筛。2.根据权利要求1所述的一种双金属掺杂MCM
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41温敏介孔分子筛的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述硅源、锰盐与钴盐的摩尔比为(50～100):1:1。3.根据权利要求2所述的一种双金属掺杂MCM
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41温敏介孔分子筛的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述硅源、锰盐与钴盐的摩尔比为50:1:1。4.根据权利要求1所述的一种双金属掺杂MCM
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41温敏介孔分子筛的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述硅源为正硅酸乙酯，所述锰盐包括醋酸锰、硫酸锰、氯化锰或硝酸锰中的一种，所述钴盐包括醋酸钴、硫酸钴、氯化钴或硝酸钴中的一种。5.根据权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭文举，李楠，张瑶瑶，路亚妮，吴静，黄丽珍，韩艳华，
申请(专利权)人：湖北工程学院，
类型：发明
国别省市：