[发明专利]MFI分子筛/氧化石墨烯纳米片复合材料的制备方法

说明书

本发明公开一种新型MFI分子筛/氧化石墨烯纳米片复合材料的制备方法，方法步骤为先制备MFI分子筛/氧化石墨烯混合前体：MFI分子筛在碱性环境中与结构导向剂(C_22‑6‑6)、氧化石墨烯分散液均匀混合，50～80℃磁力搅拌2～24小时后，测量该混合前体酸碱度PH＝11～13；然后水热合成法制备MFI分子筛/氧化石墨烯纳米片复合物:100～190℃加热24～240小时；水洗、离心及干燥后得到MFI分子筛/氧化石墨烯纳米片复合物固体材料。本发明的结果证明MFI分子筛与氧化石墨烯纳米片可协调生长，氧化石墨烯纳米片促进MFI分子筛的晶化。

技术领域

本发明涉及分子筛制备技术领域，特别涉及一种氧化石墨烯纳米片在MFI分子筛合成过程中的二维诱导作用。

背景技术

分子筛是以TO₄(T＝Al,Si,P,B,Fe,Ti,Cr,V,Co,Be,Zn,Cu…)四面体通过顶点的共享而形成的三维四连接骨架，这些四面体结构TO₄即为构成分子筛的初级结构单元。分子筛由于其特定的微孔尺寸以及强度较大的酸性催化活性，在催化，吸附等众多领域有着突出的表现。MFI型分子筛是一类应用范围较广的分子筛，它具有二维孔道结构，其有效孔径约为0.55nm，适合于吸附分离许多重要的工业原料，具有很好的择形催化性能，其纯硅体系的水热稳定性和化学稳定性较佳。因此，MFI型分子筛被认为是最具开发潜力的分子筛材料。然而分子筛也存在一定结构局限性。首先，其较小的孔径(<2nm)阻碍了较大分子进入孔道内进行吸附和催化反应，阻碍了分子的扩散，使反应转化率大大降低且缩短其使用寿命。其次，分子达到活性中心所需的扩散路径较长，扩散阻力大，传质扩散速率低。因此，有效缩短分子在分子筛内的扩散路径，同时引入介孔，多级层状分子筛的概念由此提出。层状分子筛与传统分子筛有相似的多孔性结构，但它的结构连续性只在两个方向延伸，因此又称二维分子筛。层状分子筛是指在片层垂直的平面上具有孔道开口体系的层状晶体材料，具有小的分子筛晶体厚度，能够有效缩短分子扩散路径，提高分子扩散速率。目前制备多级层状分子筛主要有两种途径，一是通过处理层状前驱体来获得片层，二是通过软模版法，设计合成相应的季铵盐型表面活性剂，通过其结构诱导作用直接合成片层结构。Ryo等以新型双功能模版剂，采用水热合成法制备了具有有序片层结构的MFI分子筛，引起了广泛关注。此方法直接合成了溶胀的片层结构分子筛，无需进行前驱体处理，避免了坍塌等问题，有望合成在纳米尺度上具有良好催化、吸附及膜分离性能的片层分子筛。

石墨烯是由单层碳原子组成的已知最薄的二维纳米材料。其较高的机械强度(>1060GPa)，导热系数(～3000Wm^-1K^-1)，电子迁移率(15000cm²V^-1s^-1)，以及比表面积(2600m²g^-1)引起了人们的广泛关注。目前石墨烯制备技术成熟，机械剥离，晶体外延生长，化学氧化，化学气相沉积和有机合成多种制备方法，对石墨烯进行了有效的功能化，拓展了其应用领域。氧化石墨烯是石墨烯的派生产物，与石墨烯结构大体相同，其在一层碳原子构成的二维空间无限延伸的基面上连接有大量的含官能团，内部含有-OH和C-O-C，片层边缘含有C＝O和COOH。与石墨烯相比，氧化石墨烯具有良好的润湿性能和表面活性，在改善材料的热学、电学、力学等综合性能方面发挥着非常重要的作用。

近年来，氧化石墨烯复合材料的发展十分迅速，进一步拓展了氧化石墨烯的应用领域。氧化石墨烯层间距大，为聚合物和无机纳米粒子的负载提供了有力的条件。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种MFI分子筛/氧化石墨烯纳米片复合材料的制备方法。

本发明的技术方案：MFI分子筛/氧化石墨烯纳米片复合材料的制备方法，包括如下步骤：