[发明专利]一种一维棒状介孔材料及其制备方法和应用

摘要

本发明公开一种一维棒状介孔材料及其制备方法和应用，属介孔材料领域。制备方法包括前驱液的制备、复合介孔膜的抽滤制备、膜内表面活性剂的洗脱及有机多孔膜的溶解四个步骤，即主要利用抽滤方法将无机介孔材料组装在聚碳酸酯膜内的孔洞中制得复合膜，再利用萃取洗脱方式除去该复合膜内的表面活性剂，从而得到有机无机复合介孔膜，再将该有机无机复合介孔膜浸泡在二氯甲烷溶剂中，有机多孔膜完全溶解后即得一维棒状介孔材料。所得棒状材料是直径200nm，长度10μm，具有有序六方介孔结构，孔径为3nm、MCM-41型或者孔径为8nm、SBA-15型的一维介孔二氧化硅棒。所得一维棒状介孔材料用于生物大分子和催化剂吸附等领域。

主权项

1、一种一维棒状介孔材料的制备方法，包括如下制备步骤：(1)前驱液的制备(a)、离子型表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)将原料无水乙醇，正硅酸乙酯(TEOS)和HCl按照摩尔比1.6∶0.56∶2.8×10-5投料混合，缓慢搅拌均匀后，形成溶液A，其中HCl用浓度为2.8mmol/L的盐酸溶液配制；按照无水乙醇，十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和HCl摩尔比为3.1∶0.042∶2.2×10-3配制B混合液，其中HCl用浓度为55mmol/L的盐酸溶液配制；将所形成的A溶液在60℃的水浴条件下冷凝回流90min；然后往A溶液中加入B混合液，在25～30℃下搅拌反应30min后，冷却至室温25℃即得到含CTAB的前驱液，其中A溶液及B混合液的配比按体积比为1∶2；(b)、非离子型表面活性剂为EO20PO70EO20(P123)将原料无水乙醇，HCl和去离子水按照摩尔比0.31∶1.2×10-3∶0.11投料混合均匀后置于三颈烧瓶中，然后，在缓慢搅拌状态下形成混合液C，其中HCl用浓度为12mol/L的盐酸溶液配制；往上述混合液C中添加1.7×10-4mol非离子型表面活性剂表面活性剂EO20PO70EO20(P123)，直至P123全部溶解，并将盛有该混合溶液C的三颈烧瓶置于油浴中，在60℃的温度下，缓慢搅拌反应1h后，再逐渐滴加0.10mol的正硅酸乙酯，并且在60℃的油浴温度下搅拌老化12h，然后冷却至室温25℃即得到含P123的前驱液；其中非离子型表面活性剂P123还可以选用F127；(2)抽滤、无机介孔材料组装将制备步骤(1)获得的含有CTAB或者P123的前驱液经多孔有机多孔膜抽滤3次，每次抽滤之间，在抽滤状态下间隔5分钟，即得含有表面活性剂CTAB或者P123的有机无机复合介孔膜；其中有机多孔膜为聚碳酸酯膜或聚偏氟膜；多孔聚碳酸酯膜的膜直径47mm，孔直径200μm，空隙率10％～15％；(3)膜内表面活性剂的洗脱将步骤(2)制备的含有表面活性剂CTAB或者P123的有机无机复合介孔膜置于质量百分比浓度37.5％的浓盐酸和无水乙醇按体积比为1∶5所组成的混合溶液E中，在60～80℃恒温油浴下，浸泡2～3h以萃取洗脱膜内的表面活性剂CTAB或者P123，后分别用去离子水和95％乙醇洗涤3次，最后将有机无机复合介孔膜置于60℃烘箱中干燥3h后，即得本发明的有机/无机复合介孔膜；(4)有机多孔膜的溶解将制备步骤(3)所得的有机无机复合介孔膜浸泡在1～2ml二氯甲烷溶剂中2～3min，待多孔聚碳酸酯膜完全溶解后，经过抽滤即可收集得本发明的一维棒状介孔材料。