[发明专利]负载普鲁士蓝及类似物纳米粒子的介孔硅胶及其制备和应用

摘要

本发明公布了一种负载普鲁士蓝及类似物纳米粒子的介孔硅胶及其制备和应用。本发明成功合成了负载普鲁士蓝及类似物纳米粒子的杂化介孔硅胶，解决了普鲁士蓝及类似物的固载问题、吸附后的洗脱问题以及不同碱金属离子间的分离问题，此杂化介孔硅胶对Rb+和Cs+具有着良好的选择性，在大量K+存在下，依然对铷、铯有着良好的提取效果，可以很好地实现铷、铯与钾的分离，有望用于从盐湖卤水中分离提取铷、铯。 1

主权项

1.一种杂化介孔硅胶，是介孔硅胶的表面以及内部孔道中负载了普鲁士蓝和/或其类似物纳米粒子。

2.如权利要求1所述的杂化介孔硅胶，其特征在于，所述普鲁士蓝类似物为过渡金属的亚铁氰化物，优选为下列物质中的一种或多种：亚铁氰化铜钾、亚铁氰化锌钾、亚铁氰化钴钾和亚铁氰化镍钾。

3.如权利要求1所述的杂化介孔硅胶，其特征在于，所述普鲁士蓝和/或其类似物纳米粒子的粒径为1‑100nm，优选为1‑20nm。

4.权利要求1～3任一所述杂化介孔硅胶的制备方法，包括以下步骤：

1)将普鲁士蓝和/或其类似物的溶胶和/或悬浮液与原硅酸四乙酯混溶于水溶性有机溶剂中，加入强酸，在惰性气体保护下搅拌一段时间，然后加热至50‑90℃反应1‑5h；

2)在步骤1)的反应溶液中加入致孔剂搅拌均匀，调节pH至中性，静置生成硅胶；

3)将步骤2)生成的硅胶冻干或用超临界二氧化碳干燥后，水洗去除致孔剂，再次干燥得到所述杂化介孔硅胶。

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述水溶性有机溶剂选自乙醇、甲醇、丙酮、乙腈和1,4‑二氧六环中的一种或多种；所述强酸为盐酸、硫酸或硝酸中的一种或多种；所述惰性气体为氮气或氩气。

6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述普鲁士蓝和/或其类似物的溶胶和/或悬浮液通过下述方法制备：将过渡金属盐与亚铁氰化钾分别溶解在去离子水中，之后将两者迅速混合并搅拌得到普鲁士蓝和/或其类似物的溶胶和/或悬浮液。

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述过渡金属盐为铁盐、铜盐、钴盐、镍盐或锌盐。

8.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中普鲁士蓝和/或其类似物溶胶与原硅酸四乙酯的体积用量比为7:10～7:30；加入强酸的量控制氢离子与原硅酸四乙酯的摩尔比在1∶100～1∶500范围内。

9.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述致孔剂为N,N‑二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、多元醇或水溶性高聚物；其中所述多元醇优选为乙二醇或甘油；所述水溶性高聚物优选为聚乙烯醇、聚N‑乙烯基吡咯烷酮或聚乙二醇。

10.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中致孔剂与原硅酸四乙酯的质量比在1∶1到1∶10之间。

11.权利要求1～3任一所述杂化介孔硅胶作为吸附材料的应用，用于选择性吸附Rb⁺和/或Cs⁺。

12.如权利要求11所述的应用，其特征在于，利用所述杂化介孔硅胶从盐湖卤水中分离提取铷和/或铯。