一种铁改性ＳＢＡ－１５介孔分子筛的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种铁改性ＳＢＡ－１５介孔分子筛的制备方法：１）将非离子表面活性剂和九水硝酸铁加入盐酸与去离子水配制的溶液中，盐酸与去离子水的体积比为１∶１０，且ｐＨ≈１；在室温下搅拌至溶液澄清透明；２）向步骤１）得到的混合液中加入正硅酸乙酯，然后将混合液置于超声池中，超声波作用２小时，调节混合液的ｐＨ＝３～４转入反应釜，再在１００℃水热晶化２４小时，形成铁改性ＳＢＡ－１５介孔分子筛；３）将步骤２）得到的反应液过滤，滤出物用水多次洗涤并干燥，在５５０℃煅烧６小时．得到铁离子在骨架内外高度分散的ＳＢＡ－１５介孔分子筛。在本发明专利技术方法，将反应陈化时间由２０小时，减少为２小时，且无需使用矿化剂ＮＨ４Ｆ，极大地缩短反应周期，降低了反应成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于分子筛无机材料领域，具体地说本专利技术涉及一种铁改性SBA-15介孔 分子筛的制备方法。
技术介绍
介孔分子筛SBA-15由于具有大的孔径、高的表面积和好的水热稳定性是最有前 景的载体催化材料，铁改性的SBA-15作为非均相催化剂与双氧水构成非Fenton试剂在 降解有毒有机物中显示潜在的应用前景。然而制备铁改性SBA-15介孔材料的工艺、铁 离子在载体上的分散性能、铁离子存在状态等直接影响其催化降解性能。在李瑛博士论 文A1-SBA-15和Fe-SBA-15介孔材料的合成、表征与催化性能研究中公开了一种铁改性 SBA-15介孔分子的制备方法，需要加入矿化剂NH4F才能得到铁离子分散较好的SBA-15介 孔分子筛。该方法是先将2g环氧乙烷和环氧丙烷的三嵌段共聚物P123(表面活性剂)和 0. 025gNH4F溶于70mL、pH值为1. 5的稀盐酸溶液中，形成溶液A ;3. 2mL正硅酸甲酯和一定 量的九水硝酸铁(Fe(N03)3 9H20)溶解在5mL的去粒子水中，形成溶液B ；B溶液一滴一滴 加入到A溶液中，A和B溶液混合后，在40°C下强烈搅拌20小时，得到一凝胶溶液，在100°C 下水热反应24小时，即可得到铁改性SBA-15介孔分子筛。上述方法需要使用矿化剂NH4F 来调节Fe在介孔材料表面的分散，同时两种溶液在40°C下强烈搅拌20小时，使的制备周期 延长，同时加入矿化剂无形增加了生产成本，不利于实现铁改性SBA-15介孔材料制备的工 业化。
技术实现思路
针对现有技术铁改性SBA-15介孔分子筛制备方法，存在制备周期过长、成本高的 缺陷，本专利技术的目的在于提供一种制备周期短、不使用任何矿化剂来制备铁改性SBA-15介 孔分子筛的方法。本专利技术的目的是通过如下的技术方案实现的本专利技术提供的铁改性SBA-15介孔分子筛的制备方法，包括如下的步骤1)将非离子表面活性剂和九水硝酸铁(Fe (N03) 3 '9H20)加入盐酸与去离子水体积 比为1 10配制的溶液(pH 1)中，在室温下搅拌至溶液澄清透明，使非离子表面活性剂 和九水硝酸铁完全溶解；所述的非离子表面活性剂、九水硝酸铁、盐酸溶液中的HC1和水的摩尔比为 0. 0155 0. 010 0. 013 2. 2 156 ；所述的非离子表面活性剂为环氧乙烷和环氧丙烷的三嵌段共聚物(E02C1P07(1E02Q)， 以下简称P123 ；所述的盐酸溶液的浓度为2mol/L ；2)向步骤1)得到的混合液中加入正硅酸乙酯，然后将混合液置于超声池中，超声 波作用2小时，用浓氨水和去离子水体积比为1 3氨水溶液，调节混合液的pH= 3 4转入反应釜再在100°c水热晶化24小时，反应液中的各组分经过溶胶-凝胶化学过程以及 协同自组装过程形成铁改性SBA-15介孔分子筛；所述的正硅酸乙酯与步骤1)中的P123的摩尔比为1.0 0.0155 ；所述的超声波的工作频率为40KHz，可以采用KQ-300B型号的超声仪；3)将步骤2)得到的反应液过滤，滤出物用水多次洗涤并干燥，在550°C煅烧6小 时，得到铁改性SBA-15介孔分子筛。本专利技术提供的铁改性介孔分子筛的制备方法，引入了超声波诱导作用，且不使用 矿化剂NH4F。由于超声波可通过反应物介质向四周传播，并在反应物介质中产生超声空化 现象，反应物中的微小泡核在声波作用下被激活，表现为泡核的振荡、生长、收缩乃至崩溃 等一系列动力学过程。在空化泡崩溃的极短时间内，会在其周围极小空间内产生1900 5200K的高温和超过50MPa的高压，瞬时温度变化率高达109K s—1，并伴有强烈的冲击波和 瞬时速度高达400km h—1的微射流。这些现象可以增加非均相反应的表面积，改善界面间 的传质速率，促进新相的形成。在介孔分子筛合成过程中，对铁离子在骨架及其表面分散起 决定作用，本专利技术采用超声波作用，合成铁改性SBA-15介孔分子筛。当铁改性SBA-15介孔分子筛作为非均相Fenton试剂，降解有毒有机物，铁离子在 载体上的分散性能、铁离子存在状态等直接影响其催化降解性能。采用现有方法制备铁改 性SBA-15降解含酚废水COD降解率仅为50% ；而采用本专利技术的超声波方法制备得到的铁 改性SBA-15介孔分子筛极大提高对有毒有机物降解性能。另外，同现有的制备SBA-15介孔分子筛的方法相比，在本专利技术提供的合成方法 中，使用正硅酸乙酯(TE0S)，而不需要使用正硅酸甲酯(TM0S)；使表面活性剂直接与九水 硝酸铁混合，利用九水硝酸铁和表面活性剂的螯合作用和超声波的分散作用，形成在介孔 骨架和高度隔离的骨架外铁物种；同时，将反应陈化时间由20小时，降低为2小时，且无需 使用矿化剂NH4F，极大地缩短反应周期，降低了反应成本。具体实施例方式实施例1:将3. 6g三嵌段共聚物P123与0. 1834g九水硝酸铁溶解在10mL盐酸(2mol/L)与 100mL去离子水配制溶液(pH 1)中，其中P123 Fe (N03)3 9H20 HC1 H20的摩尔比 为0.0155 0.011 2. 2 156，在室温下磁力搅拌到溶液澄清透明；加入9mL正硅酸乙 脂(正硅酸乙酯与三嵌段共聚物的摩尔比为1.0 0.0155)，持续搅拌15min，然后将混合 液置于KQ-300B型号超声仪的超声池中，在工作频率为40KHz的超声波下作用一小时；用浓 氨水和去离子水体积比为1 3氨水溶液，调节反应液的pH ^ 3，再持续超声波作用1小 时，然后转入反应釜，在100°C条件下水热24小时，反应液中的各组分经过溶胶、凝胶化学 过程以及协同自组装过程；待反应物冷却到室温，将反应混合物真空抽滤，滤出物用去离子 水洗涤、干燥、在550°C煅烧6小时，得到铁改性SBA-15介孔分子筛，与双氧水构成非均相 Fenton试剂，用于含酚废水降解，苯酚转化率达到99.9%，化学需氧量(C0D)降解率达到 81. 6%。证明经过此方法改性后的介孔材料，催化活性有明显提高，且其有序度高及铁离子 的分散性较好。实施例2:4将3. 6g三嵌段共聚物P123与0. 1664g九水硝酸铁溶解在10mL盐酸(2mol/L)与 lOOmL去离子水配制溶液(pH 1)中，其中P123 Fe (N03)3 9H20 HC1 H20的摩尔比 为0.0155 0.010 2. 2 156，，在室温下磁力搅拌到溶液澄清透明；加入9mL正硅酸乙 脂(正硅酸乙酯与三嵌段共聚物的摩尔比为1.0 0.0155)，持续搅拌15min，然后将混合 液置于KQ-300B型号超声仪的超声池中，在工作频率为40KHz的超声波下作用一小时；用 浓氨水和去离子水体积比为1 3氨水溶液，调节反应液的pH 3，再持续超声波作用一 小时，然后转入反应釜，在100°C条件下水热24小时，反应液中的各组分经过溶胶、凝胶化 学过程以及协同自组装过程；待反应物冷却到室温，将反应混合物真空抽滤，滤出物用去离 子水洗涤、干燥、在550°C煅烧6小时，得到铁改性SBA-15介孔分子筛，与双氧水构成非均 相Fenton试剂，用于含酚废水降解，苯酚转化率达到99%本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁改性ＳＢＡ－１５介孔分子筛的制备方法，包括如下步骤：１）将非离子表面活性剂和九水硝酸铁（Ｆｅ（ＮＯ↓［３］）↓［３］.９Ｈ↓［２］Ｏ）加入盐酸与去离子水配制的溶液中，盐酸与去离子水的体积比为１∶１０，且ｐＨ≈１；在室温下搅拌至溶液澄清透明，使非离子表面活性剂和九水硝酸铁完全溶解；所述的非离子表面活性剂、九水硝酸铁、盐酸溶液中的ＨＣｌ和去离子水的摩尔比为０．０１５５∶０．０１０～０．０１３∶２．２∶１５６；所述的非离子表面活性剂为环氧乙烷和环氧丙烷的三嵌段共聚物（ＥＯ↓［２０］ＰＯ↓［７０］ＥＯ↓［２０］），以下简称Ｐ１２３；２）向步骤１）得到的混合液中加入正硅酸乙酯，然后将混合液置于超声池中，超声波作用２小时，调节混合液的ｐＨ＝３～４转入反应釜，再在１００℃水热晶化２４小时，反应液中的各组分经过溶胶－凝胶化学过程以及协同自组装过程形成铁改性ＳＢＡ－１５介孔分子筛；所述正硅酸乙酯与步骤１）中的Ｐ１２３的摩尔比为１．０∶０．０１５５；３）将步骤２）得到的反应液过滤，滤出物用水多次洗涤并干燥，在５５０℃煅烧６小时，得到铁改性ＳＢＡ－１５介孔分子筛。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谢焕玲，全学军，张三港，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]