[发明专利]合成多层状高比表面SBA‑15介孔分子筛的方法

说明书

技术领域

本发明提供一种合成多层状高比表面SBA-15介孔分子筛的新方法，属于无机非金属材料技术领域。

背景技术

分子筛具有良好的催化性能、吸附性能和离子交换性，在洗涤剂、石化、医药和环保等领域有广泛的应用。SBA-15是一种纳米介孔材料, 具有优良的离子交换、催化和吸附性能, 在精细化学工业石油化学工业、医药卫生和环境保护等许多领域中具有广泛的用途和巨大的应用潜力。传统低温水热合成工艺制备的SBA-15介孔分子筛纯度高性能好, 但其制备原料为正硅酸乙酯、水玻璃等化工原料, 价格较高且来源有限, 致使制备成本居高不下, 严重制约了SBA-15介孔分子筛的大规模使用和应用领域的进一步拓宽。因此, 世界各国致力于寻找价格低廉且来源广泛的天然铝硅酸盐矿物原料, 如高岭土、珍珠岩、浮岩、钾长石和天然红辉沸石等替代化工原料制备SBA-15介孔分子筛。

中国是水稻种植大国，年产稻谷在2亿 t 以上，加工后可得稻壳4000余万t，稻壳不易吸水，直接施放到田间作肥料又不易腐烂。现阶段大多作为初级燃料燃烧，综合利用率低。稻壳中主要成分为碳氢化合物，此外还含有15～18 % 的无定形水合二氧化硅，燃烧后的稻壳灰中含有90%以上的火山岩型高活性二氧化硅。因此稻壳的综合利用具有重要意义，这不仅能解决大量农业副产物的污染问题，而且还能充分利用资源。目前稻壳硅的开发利用以从稻壳中提取SiO₂为主。本发明利用稻壳硅制备高比表面积的SBA-15介孔分子筛。

发明内容

本发明的目的是提出一种利用农业废弃物稻壳为原料、操作简便、成本低、产品性能优良的SBA-15介孔分子筛的制备方法。其技术内容为：

合成多层状高比表面SBA-15介孔分子筛的新方法，其特征在于采用以下步骤：（1）以稻壳灰为原料，采用碱性反应法制备模数大于5的水玻璃；（2）将聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物-P123以（1～3）g P123/30 ml HCl的比例溶于浓度为2.5 mol/L的 HCl中，溶解后加入与 P123 的质量比为 5:8 的水玻璃，搅拌 24 h后置于聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，在100～120℃下晶化48～72 h，过滤干燥后在550 ℃下焙烧6 h 得到规则的多层状的比表面积高达1000 m²/g 以上的SBA-15介孔分子筛。

如权利要求1所述的合成多层状高比表面SBA-15介孔分子筛的新方法，特征在于：步骤（1）中以稻壳灰为原料，采用碱性反应法制备模数为大于 5 的水玻璃，具体步骤是在水浴条件下，将550 ℃下煅烧6 h 的稻壳灰与 浓度为2 mol / L NaOH以（5~6）g / 12 ml 比例混合，在90 ℃下搅拌反应 3~5 h，得到模数为5以上的水玻璃。

本发明与现有技术相比，其优点为：

1、利用稻壳灰为硅源，取代正硅酸乙酯等有机化工原料，节约成本并变废为宝。

2、所制备的SBA-15介孔分子筛具有规则多层状结构，比表面积可达1000 m²/g 以上。

附图说明：

图1是SBA-15介孔分子筛的XRD图；

图2是SBA-15介孔分子筛的SEM图。

具体实施方式

实施例一：

1、水玻璃的制备：在水浴条件下，将550 ℃下煅烧6 h 的稻壳灰与 浓度为2 mol/ L NaOH以5 g / 12 ml比例混合，在90 ℃下搅拌反应3 h，得到模数约为5的水玻璃。

2、SBA-15介孔分子筛的制备：将聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物-P123以1g P123/30 ml HCl的比例溶于浓度为2.5 mol/L的HCl中,溶解后加入与P123的质量比为5:8的水玻璃，搅拌24 h后置于聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，在100 ℃下晶化72 h，过滤干燥后在550 ℃下焙烧6 h 得到规则的多层状的比表面积高达1200 m²/g 以上的SBA-15介孔分子筛。

实施例二：

1、水玻璃的制备：在水浴条件下，将550 ℃下煅烧6 h 的稻壳灰与 浓度为2 mol/L NaOH以5.5 g / 12 ml比例混合，在90 ℃下搅拌反应4 h，得到模数约为5的水玻璃。