本发明专利技术涉及一种一锅法合成多孔氧化硅/蒙脱土纳米复合材料的方法，其是在超临界CO2体系中，采用一锅法将阳离子表面活性剂和正硅酸乙酯同时引入到蒙脱土层间，使正硅酸乙酯在层间以阳离子表面活性剂胶束为模板，发生原位水解-缩聚反应，合成多孔氧化硅/蒙脱土纳米复合材料，所合成的多孔氧化硅/蒙脱土纳米复合材料具有微孔和介孔双孔的结构分布且热稳定性高的特点，而且本发明专利技术的合成方法步骤少、易操作且表面活性剂用量少、成本低廉、无副产物、绿色无污染。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于分子筛与多孔材料领域，具体涉及ー种有序介孔氧化硅/蒙脱土纳米复合材料的合成方法。
技术介绍
柱撑蒙脱土(PillaredInterlayered Montmorillonite)是将无机多聚金属阳离子或溶胶粒子与蒙脱土层间的可交换阳离子通过离子交換方式引入到蒙脱土的层间域，然后通过高温焙烧，使层间的聚阳离子脱水、脱羟基转化为氧化物柱而形成的ニ维类分子筛结构的多孔复合材料。高热稳定性层间氧化物柱的引入，不仅提高了蒙脱土的热稳定性，而且不同氧化物柱赋予其大的比表面积、可调的层柱间距和孔径分布及可控的表面酸性等特性。这些独特的性能使其在催化剂/催化剂载体、选择性吸附剂及助剂或添加剂等相关领域具有广阔的发展前景和巨大的应用潜力。但是由于其制备方法是通过无机多聚阳离子或溶胶与粘土层间正电荷发生离子交换反应，导致其孔径小、孔分布较宽、柱结构不易控制、热稳定性不闻等缺点。根据有序介孔分子筛合成过程中所采用有机表面活性剂作为结构导向剂的方法，Galarneau 等(A.Gal arneau, A.Barodawalla, T.J.Pinnavaia, Naturel995, 374, 529.)报道了 Porous clay heterostructures (PCHs)的合成,该法以氟锂阜土为起始粘土原料,采用阳离子表面活性剂和中性胺两种模板剂作为结构导向剂，合成了具有孔径分布窄、孔径可调变(1.4 2.5nm)的有序多孔材料，可用于较大分子的择形酸催化反应和加工处理。专利技术人在专利技术专利(专利号ZL201010285633.3)中公开了ー种采用単一阳离子表面活性剂插层的有机蒙脱土为原料，在超临界CO2中合成了结构更加规整的多孔氧化硅/蒙脱土纳米复合材料的方法。此方法包括两步:第一歩，在水相中用季铵盐阳离子表面活性剂与钠型蒙脱土进行离子交换反应，将表面活性剂插层到蒙脱土层间，得到有机蒙脱土，从而达到扩大蒙脱土层间距和将其表面改变为亲油性；第二歩，利用超临界CO2的低粘度和高扩散性的特点，将正硅酸こ酯引入到有机蒙脱土的层间并经过水解-聚合自组装得到多孔氧化硅/蒙脱土复合材料。虽然此方法省掉了传统方法中联合结构导向剂一中性胺的应用，提供了一种更加绿色环保，成本低廉的合成方法，但是，此方法存在的操作步骤复杂、用水量大、中间体质量难以控制等问题。
技术实现思路
为了解决现有技术中多孔材料的合成所存在的不足，本专利技术提供了ー种合成エ艺步骤简単、无副产物、表面活性剂用量少、产物结构容易控制且緑色无污染的ー锅法合成多孔氧化硅/蒙脱土纳米复合材料的方法。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案是由以下步骤组成:(1)按蒙脱土与季铵盐阳离子表面活性剤、正硅酸こ酯的质量比为1:0.3 0.9:6 20的比例称取蒙脱土、季铵盐阳离子表面活性剤、正硅酸こ酷，加入到高压反应釜中，在超临界CO2条件下，10 30MPa，60 100°C，搅拌反应5 15小时，自然降温至室温，得到产物的前驱体；(2)将产物的前驱体转入离心管中，离心分离，自然干燥15 48小时，置于马弗炉内600°C焙烧5小时，得到多孔氧化硅/蒙脱土纳米复合材料。上述步骤(I)中，按蒙脱土与季铵盐阳离子表面活性剤、正硅酸こ酯的优选质量比为1:0.5 0.7:8 16的比例称取蒙脱土、季铵盐阳离子表面活性剂、正硅酸こ酷，加入到高压反应釜中，在超临界CO2条件下，15 20Mpa，60 100°C，搅拌反应10小时，自然降温至室温，得到产物的前驱体。上述季铵盐阳离子表面活性剂是十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵、双十二烷基ニ甲基溴化铵、双十八烷基ニ甲基溴化铵、三-十二烷基ニ甲基溴化铵中任意ー种。本专利技术的多孔氧化硅/蒙脱土纳米复合材料的合成方法是在超临界CO2体系中，采用ー锅法将阳离子表面活性剂和正硅酸こ酯同时引入到蒙脱土层间，使正硅酸こ酯在层间以阳离子表面活性剂胶束为模板，发生原位水解-缩聚反应，合成多孔氧化硅/蒙脱土纳米复合材料，所合成的多孔氧化硅/蒙脱土纳米复合材料具有微孔和介孔双孔的结构分布且热稳定性高的特点，而且本专利技术的合成方法步骤少、易操作且表面活性剂用量少、成本低廉、无副产物、绿色无污染。附图说明图1为实施例1所合成的多孔氧化硅/蒙脱土纳米复合材料的XRD图谱。图2为实施例1所合成的多孔氧化硅/蒙脱土纳米复合材料的N2吸脱附等温线图。图3为实施例1所合成的多孔氧化硅/蒙脱土纳米复合材料的孔径分布图。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术进ー步详细说明，但本专利技术不限于这些实施例。实施例1现以原料蒙脱土取0.5g为例，合成多孔氧化硅/蒙脱土纳米复合材料的方法由以下步骤组成:(I)称取0.5g蒙脱土，按蒙脱土与十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、正硅酸こ酯的质量比为1:0.5:8的比例称取0.25g十六烷基三甲基溴化铵和4g正硅酸こ酯(TE0S)，加入到30mL的高压反应釜中，开启温控装置将高压反应釜内温度升至80°C，开启高压注射泵，以IOmL/分钟进气速率向高压反应釜中压入CO2气体，使高压反应釜压カ为15Mpa，启动搅拌装置，搅拌反应10小吋，自然降温至室温，得到产物的前驱体；(2)打开反应釜，将反应前驱体倒入离心管中，以5000转/分钟的速率离心5分钟，自然干燥24小时，置于马弗炉中600°C焙烧5小时，得到多孔氧化硅/蒙脱土纳米复合材料。通过X射线衍射(XRD)和N2物理吸附法对上述合成的多孔氧化硅/蒙脱土纳米复合材料进行表征，參见图1、图2以及 图3,其层间距为3.5 6.5nm,比表面积为350 800m2/g，孔容为 0.29 0.75m3/g，平均孔径为 3.5 4.12nm。实施例2现以原料蒙脱土取0.5g为例，合成多孔氧化硅/蒙脱土纳米复合材料的方法由以下步骤组成:(I)称取0.5g蒙脱土，按蒙脱土与十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、正硅酸こ酯的质量比为1:0.6:12的比例称取0.3g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和6g正硅酸こ酯(TE0S)，加入到高压反应釜中，开启温控装置将高压反应釜内温度升至80°C，开启高压注射泵，以IOmL/分钟进气速率向高压反应釜中压入CO2气体，使高压反应釜压カ为15Mpa，启动搅拌装置，反应10小吋，自然降温至室温，得到产物的前驱体；其他步骤与相应实施例相同，得到多孔氧化硅/蒙脱土纳米复合材料。实施例3现以原料蒙脱土取0.5g为例，合成多孔氧化硅/蒙脱土纳米复合材料的方法由以下步骤组成:(1)称取0.5g蒙脱土，按蒙脱土与十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、正硅酸こ酯的质量比为1:0.7:16的比例称取0.35g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和8g正硅酸こ酯(TE0S)，加入到高压反应釜中，开启温控装置将高压反应釜内温度升至80°C，开启高压注射泵，以IOmL/分钟进气速率向高压反应釜中压入CO2气体，使高压反应釜压カ为15Mpa，启动搅拌装置，反应10小吋，自然降温至室温，得到产物的前驱体；其他步骤与相应实施例相同，得到多孔氧化硅/蒙脱土纳米复合材料。实施例4现以原料蒙脱土取0.5g为例，合成多孔氧化硅/蒙脱土纳米复合材料的方法由以下步骤组成:(I)称取0.5g蒙脱土，按蒙本文档来自技高网...
【技术保护点】
一锅法合成多孔氧化硅/蒙脱土纳米复合材料的方法，其特征在于由以下步骤组成：（1）按蒙脱土与季铵盐阳离子表面活性剂、正硅酸乙酯的质量比为1:0.3～0.9:6～20的比例称取蒙脱土、季铵盐阳离子表面活性剂、正硅酸乙酯，加入到高压反应釜中，在超临界CO2条件下，10～30MPa，60～100℃，搅拌反应5～15小时，自然降温至室温，得到产物的前驱体；（2）将产物的前驱体转入离心管中，离心分离，自然干燥15～48小时，置于马弗炉内600℃焙烧5小时，得到多孔氧化硅/蒙脱土纳米复合材料。
【技术特征摘要】
1.锅法合成多孔氧化硅/蒙脱土纳米复合材料的方法，其特征在于由以下步骤组成: (1)按蒙脱土与季铵盐阳离子表面活性剤、正硅酸こ酯的质量比为1:0.3 0.9:6 20的比例称取蒙脱土、季铵盐阳离子表面活性剤、正硅酸こ酷，加入到高压反应釜中，在超临界CO2条件下，10 30MPa，60 100°C，搅拌反应5 15小时，自然降温至室温，得到产物的前驱体； (2)将产物的前驱体转入离心管中，离心分离，自然干燥15 48小时，置于马弗炉内600°C焙烧5小时，得到 多孔氧化硅/蒙脱土纳米复合材料。2.根据权利要求1所述的ー锅法合成多孔氧化硅/蒙脱土纳米复合材料的...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘忠文，郝青青，刘昭铁，
申请(专利权)人：陕西师范大学，
类型：发明
国别省市：
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