專利名稱：一種sba－15分子篩的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到的是一種介孔材料制備方法，屬于有關(guān)無機功能材料的精細化工制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
分子篩是一類具有選擇吸附性質(zhì)的材料，它包括具有各種組成和孔性的固體晶態(tài)材料和非晶態(tài)材料，所說的孔性是指具有孔徑分布均勻的納米尺寸孔道和空穴。主要用于吸附、催化、分子組裝、電子器件的礦化、色譜載體以及生物分離等方面?；瘜W(xué)組成為(SiO2)n的硅質(zhì)SBA-15分子篩是采用三嵌段共聚物為模板劑，于酸性合成體系中制備出來的一類介孔材料，孔徑尺寸在4.6～30nm范圍內(nèi)，是目前孔徑最大的分子篩材料，孔體積可達0.85cm3/g以上。與本發(fā)明有關(guān)的一項已知技術(shù)見于刊登在中國《高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報》2000，21(1)21～23、一篇題為“‘面包圈’狀高有序度大孔徑介孔分子篩SBA-15的合成”的文章(作者孫錦玉、趙東元)。這是一項被稱為共溶劑法的SBA-15分子篩制備方法。在該方法中，用N，N-二甲基甲酰胺(代號為DMF)做共溶劑，所采用的三嵌段共聚物模板劑為聚環(huán)氧乙烯醚-聚環(huán)氧丙烯醚-聚環(huán)氧乙烯醚，硅源原料為正硅酸乙酯(代號為TEOS)。說明其具體過程的例子是，將2g模板劑溶于45g蒸餾水和30g HCl(4mol/L)中，在40℃下加入15g共溶劑，攪拌1h后，加入4.45g正硅酸乙酯，于40℃下攪拌反應(yīng)1d后，過濾，于室溫下在空氣中干燥，所得到的白色固體產(chǎn)物即為一種SBA-15分子篩材料?？梢栽?00℃下焙燒，以徹底祛除模板劑。由于共溶劑的加入，使得產(chǎn)物的孔道孔徑d值由9.6nm增大到11.0nm，孔體積也由1.3cm3/g增大到1.45cm3/g，不過，比表面積由710m2/g降低到700m2/g。

發(fā)明內(nèi)容
催化等用途希望分子篩材料比表面積越大越好，那么，由上述已知技術(shù)所制備的SBA-15分子篩其比表面積僅有700m2/g，顯然不能充分滿足這方面的要求。為了能夠制備出具有可以滿足催化等用途需要的比表面積的SBA-15分子篩材料，我們發(fā)明了本發(fā)明之一種SBA-15分子篩的制備方法。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，選用雙親三嵌段共聚物聚1，2-亞乙基二醇-聚丙二醇-聚1，2-亞乙基二醇(簡寫為T)為模板劑，選用正硅酸四乙酯(代號為TEOS)為硅源原料，將模板劑溶解于去離子水和鹽酸溶液中并攪拌，同時將硅源原料緩慢地加入形成均相溶液，各物質(zhì)最初的摩爾比為T∶TEOS∶HCl∶H2O＝1∶59∶348∶2417，再向該混合溶液中加入醋酸，將此混合溶液繼續(xù)在30～50℃溫度下攪拌20～30小時，然后在溫度為90～110℃，鋪有塑料襯底的反應(yīng)釜內(nèi)晶化1～2天，將得到的晶體產(chǎn)物過濾，用去離子水洗滌，在室溫下干燥，然后在靜態(tài)的空氣中于500～600℃溫度下煅燒20～30小時，徹底除去模板劑，即得到白色粉末狀硅質(zhì)SBA-15分子篩材料。
與已知技術(shù)不同的是，我們選用雙親三嵌段共聚物聚1，2-亞乙基二醇-聚丙二醇-聚1，2-亞乙基二醇為模板劑，而不是聚環(huán)氧乙烯醚-聚環(huán)氧丙烯醚-聚環(huán)氧乙烯醚；不加入共溶劑；采用去離子水，而不是蒸餾水；另外加入了醋酸；設(shè)置了一個專門的晶化過程；最后，確定一個煅燒階段。由于這些種種不同，以及在配比、溫度、時間等具體工藝參數(shù)的不同，使得由本發(fā)明之方法制備的分子篩材料具有了我們所希望的技術(shù)參數(shù)。經(jīng)檢測，與已知技術(shù)相比，孔徑減小到8.14nm，比已知技術(shù)的9.6nm還要小1.46nm，孔體積相應(yīng)減小到1.059cm3/g，而比表面積可達1035.7m2/g，增加了335.7m2/g，增幅達48％。取得了意想不到的效果，實現(xiàn)了本發(fā)明的目的。這一效果可以由所制備的SBA-15分子篩樣品的N2吸附-解吸附等溫線及其相應(yīng)計算結(jié)果表現(xiàn)出來，見附圖所示，圖中是一種典型的IV型等溫線，代表著典型的介孔物質(zhì)的吸附類型，從吸附和脫附等溫線可以計算出SBA-15分子篩的平均孔徑為8.14nm，孔體積1.059cm3·g-1，比表面積為1035.7m2/g；根據(jù)IUPAC定義第IV類吸附-脫附曲線，樣品顯示出H1類型滯后環(huán)，說明制得的SBA-15分子篩具有均一孔道分布的介孔分子篩毛細吸附現(xiàn)象，并且具有一維柱狀孔道結(jié)構(gòu)。


附圖表示的是所制備的SBA-15分子篩樣品的N2吸附-解吸附等溫線，橫軸是相對壓力，即P/P0，豎軸是標準壓力(STP)下的吸附體積，單位是cm3/g，圖中曲線1是吸附等溫線，曲線2是解吸附等溫線。
具體實施例方式
下面舉例說明本發(fā)明之方法，將2g雙親的三嵌段共聚物聚(1，2-亞乙基二醇)-嵌段-聚(丙二醇)-嵌段-聚(1，2-亞乙基二醇)(平均分子量5800，簡寫為T)溶解于15g去離子水和60g濃度為2mol·L-1的鹽酸溶液中并攪拌，同時緩慢地加入4.25g正硅酸四乙酯(TEOS)，形成均相溶液，各物質(zhì)最初的摩爾比為T∶TEOS∶HCl∶H2O＝1∶59∶348∶2417，再向該混合溶液中加入10g醋酸，作為導(dǎo)向助劑，此混合溶液繼續(xù)在40℃溫度下攪拌24小時，然后在溫度為100℃，鋪有塑料襯底的反應(yīng)釜內(nèi)晶化2天，之后，將得到的晶體產(chǎn)物過濾，用去離子水洗滌，在室溫下干燥，然后在靜態(tài)的空氣中于550℃溫度下煅燒24小時，以徹底除去三嵌段共聚物，最后即得硅質(zhì)SBA-15分子篩白色粉末。
權(quán)利要求
1.一種SBA-15分子篩的制備方法，采用的原料包括模板劑、硅源原料、強酸溶液，制備過程包括制取均相溶液、晶化、煅燒，工藝參數(shù)包括配比、溫度、時間，工藝手段包括混合、攪拌、加熱、洗滌、干燥、煅燒，其特征在于，選用雙親三嵌段共聚物聚1，2-亞乙基二醇-聚丙二醇-聚1，2-亞乙基二醇(簡寫為T)為模板劑，選用正硅酸四乙酯(代號為TEOS)為硅源原料，將模板劑溶解于去離子水和鹽酸溶液中并攪拌，同時將硅源原料緩慢地加入形成均相溶液，各物質(zhì)最初的摩爾比為T∶TEOS∶HCl∶H2O＝1∶59∶348∶2417，再向該混合溶液中加入醋酸，將此混合溶液繼續(xù)在30～50℃溫度下攪拌20～30小時，然后在溫度為90～110℃，鋪有塑料襯底的反應(yīng)釜內(nèi)晶化1～2天，將得到的晶體產(chǎn)物過濾，用去離子水洗滌，在室溫下干燥，然后在靜態(tài)的空氣中于500～600℃溫度下煅燒20～30小時，徹底除去模板劑，即得到白色粉末狀硅質(zhì)SBA-15分子篩材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SBA-15分子篩的制備方法，其特征在于，鹽酸溶液濃度為2mol·L-1。
全文摘要
一種SBA－15分子篩的制備方法，屬于有關(guān)無機功能材料的精細化工制造技術(shù)領(lǐng)域。在已知技術(shù)中有一種被稱為水熱法的方法，由該方法制備的SBA－15分子篩其特點是孔徑大、有序度高，但是，比表面積小。為了能夠制備具有較大比表面積的SBA－15分子篩，以適應(yīng)催化等用途對分子篩的需要，本發(fā)明在原料選擇、配比設(shè)計、助劑加入、參數(shù)確定等方面對已知技術(shù)之方法做了調(diào)整，最后，得到比表面積達1035.7m
文檔編號C01B39/04GK1613764SQ20041009618
公開日2005年5月11日 申請日期2004年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月1日
發(fā)明者翟慶洲, 于輝, 李景梅, 蔡建巖, 胡偉華, 張曉霞 申請人:長春理工大學(xué)