本發(fā)明屬于納米材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種具有吸波性能的層狀硅鋁酸鹽大孔徑介孔材料的制備方法。

背景技術(shù)：

介孔材料具有高比表面積、連通的孔道結(jié)構(gòu)和較大的孔體積，與傳統(tǒng)的微孔材料催化劑相比，反應(yīng)物分子可以在孔道內(nèi)部快速傳輸，更容易接觸到反應(yīng)活性位點(diǎn)，大大提高了催化效率，尤其是反應(yīng)物分子較大時(shí)，介孔材料的大孔徑優(yōu)勢可以更好地體現(xiàn)出來。因此，介孔材料被廣泛的應(yīng)用于吸附、分離、催化、藥物緩釋、化學(xué)傳感器與能源環(huán)境等領(lǐng)域。

硅鋁酸鹽介孔材料是介孔材料中的重要一類，由于合成方法簡單、酸性和結(jié)構(gòu)可調(diào)控以及容易功能化等優(yōu)點(diǎn)，使其在近幾年里到了極大的關(guān)注與發(fā)展，特別是在催化領(lǐng)域。但是，現(xiàn)有方法合成的硅鋁酸鹽介孔材料的孔徑一般在2～10nm左右，這種相對較小的孔徑會(huì)阻礙大分子反應(yīng)物擴(kuò)散到孔道中發(fā)生反應(yīng)，嚴(yán)重限制了硅鋁酸鹽介孔材料在眾多領(lǐng)域中的應(yīng)用。因而，需要一種工藝簡單、成本低廉又行之有效的制備方法，合成大孔徑硅鋁酸鹽介孔材料來解決這一難題。對于硅鋁酸鹽介孔材料而言，可以通過控制模板劑、硅鋁比和晶化條件等來調(diào)節(jié)孔結(jié)構(gòu)的孔徑大小。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了具有吸波性能的層狀硅鋁酸鹽大孔徑介孔材料的制備方法，本發(fā)明制備出的介孔材料由介孔氧化硅骨架和介孔氧化鋁骨架搭建構(gòu)成，材料的酸性、介孔的有序性和孔徑大小通過模板劑和硅鋁配比調(diào)控。該材料具有吸波性能，介孔孔徑為25～35nm(大孔徑介孔)，制備原料易得、工藝簡單，適合工業(yè)化生產(chǎn)。

本發(fā)明的具有吸波性能的層狀硅鋁酸鹽大孔徑介孔材料的制備方法，包括如下步驟：

步驟1，制備導(dǎo)向劑和模板劑，兩種無先后順序：

制備導(dǎo)向劑：將氫氧化鈉、偏鋁酸鈉和水玻璃依次溶于去離子水中，反應(yīng)得到凝膠狀硅鋁酸鹽，作為導(dǎo)向劑；其中，按摩爾比，氫氧化鈉∶偏鋁酸鈉∶水玻璃∶去離子水＝(0.5～1.1)∶(0.01～1)∶1∶(5～20)；

制備模板劑：將F68溶于去離子水中，配制濃度為0.01～0.05g/mL的模板劑溶液；

步驟2，晶化：

(1)將導(dǎo)向劑加入F68模板劑溶液中，并在水浴溫度30～50℃，攪拌的條件下加入鹽酸至溶液呈白色溶膠-乳膠狀；

(2)將白色溶膠-乳膠狀反應(yīng)液，進(jìn)行晶化，晶化溫度為90～170℃，晶化時(shí)間為24～72h；

步驟3，抽濾干燥：

將晶化結(jié)束得到的產(chǎn)物，洗滌、抽濾和干燥；

步驟4，煅燒：

將干燥的產(chǎn)物，在150～300℃煅燒2～3h后，繼續(xù)在500～600℃煅燒4～8h，得到具有吸波性能的層狀硅鋁酸鹽大孔徑介孔材料。

上述的具有吸波性能的層狀硅鋁酸鹽大孔徑介孔材料的制備方法中：

所述F68為聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段聚合物。

所述步驟2中，攪拌速率為80～120r/min。

所述步驟2中，導(dǎo)向劑加入F68模板劑溶液后，在水浴和攪拌條件下加入鹽酸調(diào)節(jié)pH直至溶液呈白色溶膠-乳膠狀。

所述步驟2中，晶化在帶有聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中進(jìn)行。

本發(fā)明方法制備的具有吸波性能的層狀硅鋁酸鹽大孔徑介孔材料，其孔徑為25～35nm。

本發(fā)明方法制備的具有吸波性能的層狀硅鋁酸鹽大孔徑介孔材料，在頻率10～16GHz范圍對電磁波具有吸收能力。

本發(fā)明的具有吸波性能的層狀硅鋁酸鹽大孔徑介孔材料的制備方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果為：

(1)本發(fā)明制備的層狀硅鋁酸鹽介孔材料為大孔徑介孔材料，孔徑范圍可達(dá)到25～35nm；

(2)本發(fā)明制備的層狀硅鋁酸鹽介孔材料具有吸收電磁波的性能；

(3)本發(fā)明的制備方法原料易得、工藝簡單、條件易控，制備出的介孔材料在大分子吸附分離和石油化工領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1本發(fā)明實(shí)施例1～4的具有吸波性能的層狀硅鋁酸鹽大孔徑介孔材料的制備方法的工藝流程圖；

圖2本發(fā)明實(shí)施例1制備的具有吸波性能的層狀硅鋁酸鹽大孔徑介孔材料的氮?dú)馕?脫附等溫線；

圖3本發(fā)明實(shí)施例1制備的具有吸波性能的層狀硅鋁酸鹽大孔徑介孔材料的掃描電鏡圖片；

圖4本發(fā)明實(shí)施例1制備的具有吸波性能的層狀硅鋁酸鹽大孔徑介孔材料的XRD衍射圖譜；

圖5本發(fā)明實(shí)施例1制備的具有吸波性能的層狀硅鋁酸鹽大孔徑介孔材料的電磁參數(shù)圖；

圖6本發(fā)明實(shí)施例2制備的具有吸波性能的層狀硅鋁酸鹽大孔徑介孔材料的掃描電鏡圖片；

圖7本發(fā)明實(shí)施例3制備的具有吸波性能的層狀硅鋁酸鹽大孔徑介孔材料的掃描電鏡圖片；

圖8本發(fā)明實(shí)施例4制備的具有吸波性能的層狀硅鋁酸鹽大孔徑介孔材料的掃描電鏡圖片。

具體實(shí)施方式

以下實(shí)施例的具有吸波性能的層狀硅鋁酸鹽大孔徑介孔材料的制備方法的工藝流程圖如圖1所示。

實(shí)施例1

一種具有吸波性能的層狀硅鋁酸鹽大孔徑介孔材料的制備方法，包括如下步驟：

步驟1，制備導(dǎo)向劑和模板劑，兩種無先后順序：

制備導(dǎo)向劑：將氫氧化鈉、偏鋁酸鈉和水玻璃依次溶于去離子水中，反應(yīng)得到凝膠狀硅鋁酸鹽，作為導(dǎo)向劑；其中，按摩爾比，氫氧化鈉∶偏鋁酸鈉∶水玻璃∶去離子水＝0.97∶0.1∶1∶16；

制備模板劑：將F68溶于去離子水中，配制濃度為0.04g/mL的模板劑溶液；

步驟2，晶化：

(1)將導(dǎo)向劑加入F68模板劑溶液中，并在水浴溫度35℃，攪拌的條件下加入鹽酸至溶液呈白色溶膠-乳膠狀；其中，攪拌速率為100r/min；

(2)將白色溶膠-乳膠狀反應(yīng)液，移入帶有聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中進(jìn)行晶化，晶化溫度為130℃，晶化時(shí)間為60h；

步驟3，抽濾干燥：

將晶化結(jié)束得到的產(chǎn)物，洗滌、抽濾和干燥；

步驟4，煅燒：

將干燥的產(chǎn)物，在200℃煅燒2h后，繼續(xù)在550℃煅燒4h，得到具有吸波性能的層狀硅鋁酸鹽大孔徑介孔材料。

本實(shí)施例制備的具有吸波性能的層狀硅鋁酸鹽大孔徑介孔材料，其掃描電鏡圖片如圖3所示，其孔徑為25～35nm；該大孔徑介孔材料，在頻率10～16GHz范圍對電磁波具有吸收能力。

本實(shí)施例制備的具有吸波性能的層狀硅鋁酸鹽大孔徑介孔材料，其氮?dú)馕?脫附等溫線如圖2所示；其XRD衍射圖譜如圖4所示；其電磁參數(shù)圖如圖5所示。

實(shí)施例2

一種具有吸波性能的層狀硅鋁酸鹽大孔徑介孔材料的制備方法，包括如下步驟：

步驟1，制備導(dǎo)向劑和模板劑，兩種無先后順序：

制備導(dǎo)向劑：將氫氧化鈉、偏鋁酸鈉和水玻璃依次溶于去離子水中，反應(yīng)得到凝膠狀硅鋁酸鹽，作為導(dǎo)向劑；其中，按摩爾比，氫氧化鈉∶偏鋁酸鈉∶水玻璃∶去離子水＝1.1∶0.1∶1∶10.6；

制備模板劑：將F68溶于去離子水中，配制濃度為0.02g/mL的模板劑溶液；

步驟2，晶化：

(1)將導(dǎo)向劑加入F68模板劑溶液中，并在水浴溫度40℃，攪拌的條件下加入鹽酸至溶液呈白色溶膠-乳膠狀；其中，攪拌速率為110r/min；

(2)將白色溶膠-乳膠狀反應(yīng)液，移入帶有聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中進(jìn)行晶化，晶化溫度為110℃，晶化時(shí)間為48h；

步驟3，抽濾干燥：

將晶化結(jié)束得到的產(chǎn)物，洗滌、抽濾和干燥；

步驟4，煅燒：

將干燥的產(chǎn)物，在200℃煅燒2h后，繼續(xù)在550℃煅燒5h，得到具有吸波性能的層狀硅鋁酸鹽大孔徑介孔材料。

本實(shí)施例制備的具有吸波性能的層狀硅鋁酸鹽大孔徑介孔材料，其掃描電鏡圖片如圖6所示，其孔徑為25～35nm；該大孔徑介孔材料，在頻率10～16GHz范圍對電磁波具有吸收能力。

本實(shí)施例制備的具有吸波性能的層狀硅鋁酸鹽大孔徑介孔材料，

實(shí)施例3

一種具有吸波性能的層狀硅鋁酸鹽大孔徑介孔材料的制備方法，包括如下步驟：

步驟1，制備導(dǎo)向劑和模板劑，兩種無先后順序：

制備導(dǎo)向劑：將氫氧化鈉、偏鋁酸鈉和水玻璃依次溶于去離子水中，反應(yīng)得到凝膠狀硅鋁酸鹽，作為導(dǎo)向劑；其中，按摩爾比，氫氧化鈉∶偏鋁酸鈉∶水玻璃∶去離子水＝0.88∶0.5∶1∶16；

制備模板劑：將F68溶于去離子水中，配制濃度為0.03g/mL的模板劑溶液；

步驟2，晶化：

(1)將導(dǎo)向劑加入F68模板劑溶液中，并在水浴溫度45℃，攪拌的條件下加入鹽酸至溶液呈白色溶膠-乳膠狀；其中，攪拌速率為90r/min；

(2)將白色溶膠-乳膠狀反應(yīng)液，移入帶有聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中進(jìn)行晶化，晶化溫度為90℃，晶化時(shí)間為36h；

步驟3，抽濾干燥：

將晶化結(jié)束得到的產(chǎn)物，洗滌、抽濾和干燥；

步驟4，煅燒：

將干燥的產(chǎn)物，在150℃煅燒2.5h后，繼續(xù)在550℃煅燒4.5h，得到具有吸波性能的層狀硅鋁酸鹽大孔徑介孔材料。

本實(shí)施例制備的具有吸波性能的層狀硅鋁酸鹽大孔徑介孔材料，其掃描電鏡圖片如圖7所示，其孔徑為25～35nm；該大孔徑介孔材料，在頻率10～16GHz范圍對電磁波具有吸收能力。

實(shí)施例4

一種具有吸波性能的層狀硅鋁酸鹽大孔徑介孔材料的制備方法，包括如下步驟：

步驟1，制備導(dǎo)向劑和模板劑，兩種無先后順序：

制備導(dǎo)向劑：將氫氧化鈉、偏鋁酸鈉和水玻璃依次溶于去離子水中，反應(yīng)得到凝膠狀硅鋁酸鹽，作為導(dǎo)向劑；其中，按摩爾比，氫氧化鈉∶偏鋁酸鈉∶水玻璃∶去離子水＝0.53∶0.82∶1∶15.2；

制備模板劑：將F68溶于去離子水中，配制濃度為0.05g/mL的模板劑溶液；

步驟2，晶化：

(1)將導(dǎo)向劑加入F68模板劑溶液中，并在水浴溫度45℃，攪拌的條件下加入鹽酸至溶液呈白色溶膠-乳膠狀；其中，攪拌速率為120r/min；

(2)將白色溶膠-乳膠狀反應(yīng)液，移入帶有聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中進(jìn)行晶化，晶化溫度為90℃，晶化時(shí)間為24h；

步驟3，抽濾干燥：

將晶化結(jié)束得到的產(chǎn)物，洗滌、抽濾和干燥；

步驟4，煅燒：

將干燥的產(chǎn)物，在200℃煅燒3h后，繼續(xù)在550℃煅燒4h，得到具有吸波性能的層狀硅鋁酸鹽大孔徑介孔材料。

本實(shí)施例制備的具有吸波性能的層狀硅鋁酸鹽大孔徑介孔材料，其掃描電鏡圖片如圖8所示，其孔徑為25～35nm；該大孔徑介孔材料，在頻率10～16GHz范圍對電磁波具有吸收能力。