[发明专利]硅基介孔材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学领域，具体为一种硅基介孔材料及其制备方法。

背景技术

1992年，美国Mobil公司Beck和Kresge等宣布在碱性介质中用阳离子表面活性剂做模板，水热净化合成得到具有介孔结构的M41s，自此，介孔材料的开发研究受到国际物理学、化学与材料学界的高度重视，并迅速发展成为跨学科的研究热点之一。

介孔材料类型主要包括M41S，SBA，HMS，MSU等。不同类型的介孔材料由于孔道结构、孔口尺寸以及孔壁性质差异，使其在应用过程中展现不同的性能。

为适应各领域的应用要求，材料科学界致力于介孔材料的修饰改性，主要包括金属活性组分的锚定、有机基团的嫁接以及其他功能成分的引入。其中，有机基团的嫁接多采用硅烷基化方法，而采用硅烷基化试剂向二氧化硅分子筛中引入配位基的方法同样包括原位共聚法，原位共聚法所制备材料的有序程度通常比较低；而且硅烷基化试剂价格加高，在涉及硅烷基化试剂中R-基与金属离子之间形成的配位作用存在困难。

发明内容

本发明提供的硅基介孔材料及其制备方法，能够提高配位基的结合力。

本发明提供了一种硅基介孔材料，其原料包括：以物质的量计，以其中所加硅源为单位1mol计算，加料比为0-120mol无水乙醇、70-400mol水、0.25-0.5mol氨水、0.1-0.35mol季铵盐型阳离子表面活性剂、0.025-0.20molβ-丙氨酸，所述硅源为正硅酸乙酯TEOS。

所述季铵盐型阳离子表面活性剂优选包括：C_mTMA⁺、C_mTEA⁺，m为10-24。

所述季铵盐型阳离子表面活性剂优选包括：十六烷基三甲基溴化铵C₁₆TMABr。

其原料优选包括：以物质的量计，10-95mol乙醇、85-205mol水、0.32-0.42mol氨水、0.221-0.30mol季铵盐型阳离子表面活性剂、1mol正硅酸乙酯、0.042-0.128molβ-丙氨酸。

本发明还提出一种上述任一项所述的硅基介孔材料的制备方法，包括：

按照原料添加量称取原料；

将无水乙醇和水混合制备第一混合溶液；

在所述第一混合溶液中加入季铵盐型阳离子表面活性剂制备第二混合溶液；

在所述第二混合溶液中加入β-丙氨酸制备第三混合溶液；

在所述第三混合溶液中加入氨水制备第四混合溶液；

在所述第四混合溶液中加入正硅酸乙酯制备硅基介孔材料。

所述正硅酸乙酯的添加方法优选为：逐滴加入。

所述制备方法优选在碘量瓶中进行所述第一混合溶液的混合制备。

所述在所述第四混合溶液中加入正硅酸乙酯制备硅基介孔材料之后，所述制备方法优选进一步包括：

将所述第四混合溶液进行陈化；

对陈化后的所述第四混合溶液进行减压抽滤收集固体；

用去离子水洗涤所述固体；

对洗涤后的所述固体进行干燥得到固体粉末；

焙烧所述固体粉末。

所述减压抽滤使用的设备优选包括：循环水式真空泵；

和/或，

所述陈化的时间优选为1-10天，更优选为5天；

和/或，

所述洗涤的次数优选为3-10次；

和/或，

所述干燥的温度优选大于100℃；

和/或，

所述焙烧的温度优选为500℃-700℃，更优选为550℃-600℃。

所述焙烧的温度优选为550℃。

通过本发明提供的硅基介孔材料及其制备方法，能够达到如下的有益效果：

1.本发明以季铵盐型阳离子表面活性剂为模板剂，以正硅酸乙酯为硅源，加入β-丙氨酸，在弱碱性条件下合成的材料的有序程度明显提升，材料中含有氨氮和羧氧两种配位基，具有较好的金属离子配位脱除效果，材料的润湿性得到改善，为有机物的吸附、担载奠定基础，氨基酸中配位基的存在为金属离子的吸附、担载以及制备金属离子在分子筛表面高度分散的催化材料奠定基础。

2.引入β-丙氨酸，其分子结构中带有配位基，可提高所合成材料的结合能力，包括利用配位作用或者叫配位反应对金属离子的结合能力；对β-丙氨酸为有机物，引入其后提高了对于其他有机物的相似相容性。