[发明专利]氨基功能化SBA分子筛的制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种氨基功能化SBA分子筛的制备方法和应用。本发明的氨基功能化SBA分子筛的制备方法包括以下步骤：1)将有机模板剂、水、扩孔剂、氨基改性剂、有机溶剂、硅源和酸进行混合，得到胶状混合物；2)将所述胶状混合物进行水热晶化，得到水热晶化后的产物；3)将水热晶化后的产物进行过滤、洗涤和干燥，得到氨基功能化SBA分子筛原粉。本发明提供的氨基功能化SBA分子筛不仅具有SBA分子筛的热稳定性，同时还兼有有机组分为分子筛带来的表面特性。

技术领域

本发明提供了一种氨基功能化SBA分子筛的制备方法和应用。

背景技术

自Mobil公司1992年第一次成功合成规整的MCM-41以来，介孔材料在吸附剂、催化剂和催化剂载体方面表面出了很多潜在的应用价值。在1998年，赵东元第一次成功合成了比M41S分子筛具有更大比表面积、规则的孔径分布、更厚的孔壁以及更好的热稳定性的新型介孔材料SBA-15和SBA-16，这种材料在催化剂方面显示出了更大的应用价值。与常规的M41S系列分子筛相比，三维孔道能够使反应物更加容易的进入到分子筛内部进行反应，而不至于引起分子筛孔道的堵塞。然而纯硅的SBA分子筛本身不带有任何酸性、碱性和氧化还原中心，其表面仅存在一种官能团-硅羟基(Si-OH)，很大程度上限制了其在某些领域的应用。人们利用SBA分子筛表面丰富的硅羟基与带有有机官能团的硅烷偶联剂反应，制备了含有各种官能团的功能化介孔氧化硅材料，使其在催化、光学、生物医药等领域展示出良好的应用前景。

介孔材料内外表面的有机功能化修饰能够改善其原有结构性质，增加新的功能特性。对介孔材料SBA分子筛进行有机功能化改性后的材料同时兼具SBA和修饰基团的两种特性，并且两种特性还具有某种协同作用，这种协同特性一般优于单独的介孔材料SBA分子筛或功能基团。在有机功能化的介孔材料中，无机组分保证了材料基本的结构和稳定性，而有机基团组分则赋予材料内外表面独特的功能。而现有的技术一般都是通过后嫁接法或者共缩聚法将氨基功能团改性至分子筛表面或者孔道内部，其中后嫁接法是通过使有机功能基团与介孔材料孔道表面的硅羟基产生缩合反应，生成相应的共价键，而将功能基团固定在介孔孔壁上。这种改性方法并没有破坏原介孔材料的孔道结构，能够接入较多的有机功能基团，但该方法制备的改性介孔材料表面功能基团的分布很不均匀，大部分聚集在孔道外表面和内表面靠近孔口的区域，而分布在孔道内部的功能基团含量较少。而共缩聚法是在由模板剂和硅源组成的溶胶中直接加入功能有机改性剂进行反应，即在含硅源和模板剂的体系中直接加入改性剂，使之能够和正硅酸酯同时水解并相互产生交联，经过一定时间的反应后，将体系放置于高压反应釜内晶化，通过自组装过程，形成含有机功能基团的改性介孔材料。但是采用共缩聚法制备的功能化材料通常存在有序度差的缺点，并且有序度会随着有机基团引入量的增加而降低。

发明内容

在第一个方面，本发明提供了一种氨基功能化SBA分子筛原粉的制备方法，其包括以下步骤：

1)将有机模板剂、水、扩孔剂、氨基改性剂、有机溶剂、硅源和酸进行混合，得到胶状混合物；

2)将所述胶状混合物进行水热晶化，得到水热晶化后的产物；

3)将水热晶化后的产物进行过滤、洗涤和干燥，得到氨基功能化SBA分子筛原粉。

根据本发明的一些实施方式，硅源以SiO₂计，酸以H⁺计，溶剂以H₂O计，有机模板剂以R计，各原料的用量摩尔比为SiO₂：aH₂O：bR：cH⁺，其中，a的值为80-200，b的值为0.005-0.030，c的值为0.10-0.25。

优选地，a的值为100-160。

优选地，b的值为0.010-0.025。

优选地，c的值为0.15-0.20。