[发明专利]硅基介孔分子筛及其制备方法

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分子筛及其制备方法。

背景技术

现有合成硅基介孔分子筛的方法包括溶胶-凝胶法，采用溶胶-凝胶法的室温合成文献报道颇多，合成技术通过在不同的pH值和溶剂条件下，在表面活性剂形成的胶束模板作用下控制硅源水解组织，得到硅基介孔分子筛材料。室温条件下合成的介孔分子筛以MCM-41和MCM-48为多见。采用辅助模板剂合成介孔分子筛也有文献报道，辅助模板剂有三乙胺以及四甲（乙）基氢氧化铵等，不过合成的硅基介孔材料有序程度较低。

发明内容

本发明提供一种硅基介孔分子筛及其制备方法，能够提高硅基介孔分子筛的有序度。

本发明的一个实施例中提供了一种硅基介孔分子筛，原料及添加比为：以物质的量计，以硅源为单位1mol计算，0-120mol无水乙醇、70-400mol去离子水、0.1-0.35mol季铵盐型阳离子表面活性剂、0.05-0.40mol乙二胺四乙酸二钠、2-7mol氨水、所述硅源为正硅酸乙酯。

优选的，以硅源为单位1mol计算，加料比为：30-100mol无水乙醇、100-300mol去离子水、0.2-0.3mol季铵盐型阳离子表面活性剂、0.1-0.3mol乙二胺四乙酸二钠、3-6mol氨水。

优选的，以硅源为单位1mol计算，加料比为：46mol无水乙醇、124mol去离子水，最佳用量、0.25mol季铵盐型阳离子表面活性剂、0.15mol乙二胺四乙酸二钠，最佳用量、5.4mol氨水；

优选的，所述季铵盐型阳离子表面活性剂选自十六烷基三甲基溴化铵。

本发明的实施例中还提供了一种如上所述的硅基介孔分子筛的制备方法，包括：

按照原料的添加比称取原料；

将无水乙醇和去离子水混合制备第一混合溶液；

在所述第一混合溶液中添加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添加乙二胺四乙酸二钠制备第三混合溶液；

在所述第三混合溶液中添加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分子筛。

优选的，所述正硅酸乙酯的添加方法为：逐滴加入。

优选的，在碘量瓶中进行所述第一混合溶液、所述第二混合溶液、所述第三混合溶液、所述第四混合溶液的混合制备。

优选的，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分子筛之后，所述制备方法进一步包括：

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减压抽滤进行固液分离并收集固体；

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包括季铵盐型阳离子表面活性剂、乙二胺四乙酸二钠以及二氧化硅的无机-有机复合材料的固体粉末；

焙烧所述固体粉末。

优选的，所述减压抽滤使用的设备包括：循环水式真空泵；

优选的，所述焙烧使用的设备包括：马弗炉。

优选的，所述陈化的时间为1-4天，优选为2-3天；

优选的，所述洗涤的次数为3-5次；

优选的，所述干燥的温度大于100℃，优选105℃-110℃。

优选的，所述焙烧的温度为500℃-700℃，优选为550℃-600℃。

通过本发明提供了一种硅基介孔分子筛及其制备方法，能够达到如下的有益效果：

1.乙二胺四乙酸二钠（EDTA）与季铵盐型阳离子表面活性剂（CTAB）、正硅酸乙酯等都能发生作用，因此，克服了以往加入有机物对Si-OH的模板自组装（在CTAB胶束外围有序排列）影响，因此，可以实现引入功能成分的同时，促进有序程度提高。

2.EDTA的加入促进硅基介孔分子筛的有序程度提高，对材料来说，有序程度越高，比表面积就越高，孔容就会越大。大比表面积增大了反应物与分子筛表面催化活性位的作用机会，因而对催化反应活性提高起到很好的促进作用。

3.在制备过程中，CTAB形成棒状胶束，Si-OH在胶束外围进行模板自组织，高温焙烧脱除模板得到硅基介孔材料的孔道，即模板胶束尺寸决定分子筛的孔道尺寸；加入EDTA后，EDTA在CTAB胶束的外缘链接形成新模板胶束，其直径较CTAB胶束更大，当Si-OH在新模板胶束外围组织后制备所得材料经高温焙烧得到硅基分子筛，其孔径尺寸必然会相对增大。