[发明专利]一种多孔异质介孔材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于介孔材料技术领域，特别是涉及一种多孔异质介孔材料及其制备方法，可以广泛应用于石油炼制重油加工，吸附，漂白，离子交换等领域。

背景技术

当前石油产品需求十分强劲，石油组分却日益重质化，因此加工重质石油的需求变得越来越迫切。现有的石油炼制分子筛催化剂具有规则的孔道结构、强的酸性、良好的水热稳定性等优点，但是其孔径保持在微孔范围里，已经不能满足当前加工重油大分子的需求。因此开发出具有较大孔径的重油加工催化剂已经变得尤为重要。

柱撑粘土的开发为解决这一问题提供了另一种方向。柱撑粘土材料是一种类似分子筛的新型催化材料。早在1955年，Barrer等人(J.Chem.Soc.，1955，1290)就已利用不同链长的烷基铵和二烷基铵离子插层，制得了最早的层状粘土复合材料。1977年Brindley等人(Clay Mineral，1977，12：229)首次报道了采用聚合羟基铝、锆作为柱化剂合成的柱撑粘土材料。该类材料孔径大于微孔分子筛，理论上可以满足重油加工催化材料的要求。但是普遍存在层柱分布不均、孔径分布宽、稳定性不高、结构和性能不易控制等不足，因而限制了其进一步的实际应用。

M41S系列为代表的介孔材料的开发为解决这一问题提供了一种可能。Beck等人(J.Am.Chem.Soc.，1992，114：10834)利用液晶模板法制备了M41S家族中孔分子筛。W.F.莱等人在专利CN200880117677.6中描述了M41S家族分子筛的制造方法。该系列材料孔径较大，可在2-10nm内调变，合成技术较为成熟。但其孔壁大多为无定形，稳定性较差，适应不了重油加工的反应条件，同样也限制了进一步的应用。

1995年，Pinnavaia等人(Nature，1995，374：529)用人工合成的层状结构化合物含氟锂皂石为原料，引入季铵盐和中性胺后，加入无机前驱体正硅酸乙酯，得到了具有一定热稳定性的，孔径分布从超大微孔到中孔范围的多孔粘土异质结构材料(PCHs)。PCHs材料的研究为多相催化剂提供了一个新的方向。硅酸钠magadiite是一种天然矿物，相对于经常用于组装化学的蒙脱土来说，magadiite层板阴离子交换能力高于蒙脱土，而且magadiite可以很方便的在实验室通过水热合成法制备出来。Kwon等人(Chem.Mater.，2000，12：1273)同时把十二胺-正硅酸乙酯插入氢型magadiite层间，合成了多孔的硅柱撑magadiite材料。

本发明拟以合成magadiite为原料，以有机胺-中性胺作为共模板剂制备全新的多孔异质介孔材料。该类型材料具备比较均匀的介孔结构，较窄的孔径分布，较高的比表面积和稳定性。该材料具备重油加工催化剂结构和性能的要求，为重油大分子催化剂的设计提供了一个崭新的方向。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种多孔异质介孔材料及其制备方法，该材料具备较好的介孔结构尺寸，较大的比表面积和孔体积，以及较好的稳定性。

本发明提供的多孔异质介孔材料的化学式为Na₂Si_xO_y·nH₂O，其中20≤x≤100，15≤y≤80，5≤n≤100，优选20≤x≤80，15≤y≤60，5≤n≤80。

本发明提供的多孔异质介孔材料的层间距为2.0～4.0nm，比表面积为400～850m²/g，孔体积为0.2～0.5cc/g，热崩塌温度为600～900℃。其中，所述层间距优选为2.5～3.8nm，更优选为3.0～3.5nm。所述比表面积优选为450～830m²/g，更优选为650～800m²/g。所述孔体积优选为0.25～0.48cc/g，更优选为0.40～0.45cc/g。所述热崩塌温度优选为650～880℃，更优选为700～870℃。

本发明提供的多孔异质介孔材料的制备方法是在现有层状材料magadiite的基础上，以有机胺-中性胺为共模板剂，在magadiite材料层间柱撑形成均匀的介孔，从而提供一种全新的多孔异质介孔材料。

本发明提供的多孔异质介孔材料的具体制备方法如下：

(1)将含有硅源、氢氧化钠和水的混合物进行水热处理后回收产物a。