專利名稱：具有有機物吸附性能的sba-15分子篩的合成方法
技術領域：
本發明屬于污染控制與技術領域，涉及一種具有有機物吸附性能的SBA-15分子 篩的合成方法，具體而言是指通過控制靜置反應溫度等條件合成具有不同
形貌且對有機物具有吸附性能的SBA-15分子篩的合成方法。
背景領域 介孔材料是以表面活性劑為模板劑利用溶膠_凝膠、乳化或微乳等物理化學過 程，通過有機物和無機物之間的界面作用組裝生成的無機多孔材料。1992年美國Mobil公 司首先成功地利用烷基季銨鹽陽離子表面活性劑為模板劑，合成出了新型M41S系列氧化 硅(鋁)基有序介孔分子篩，拉開了介孔材料合成的序幕。除了孔徑大小調變、結構構筑之 外，關于介孔材料的形貌控制也一直受到關注。 近年來，人們已經用不同的表面活性劑，根據不同的組裝路線，成功地制備出了
M41S， SBA， HMS， MSU等硅基分子篩和A1203， W03， Zr02等金屬氧化物介孔物質。 在多種多樣的介孔硅材料中，MCM-41和SBA-15被研究得最多，因為它們都具有良
好的吸附/脫附性能。兩種材料都具有二維的六邊形結構，但是SBA-15相對MCM-41具有
更大的孔徑、更厚的孔壁以及中微孔彼此相連的"雙模孔體系"，而這些形成的額外的微孔
的孔徑范圍大約就維持在2nm左右，這正是對于動態吸附比較理想的孔徑范圍。這種具有
雙模孔體系的SBA型介孔材料可以作為理想的催化劑和吸收劑。 在SBA-15分子篩的合成過程中，通過改變硅源、攪拌速度、添加助劑以及改變生 長方式控制形貌可見相關報道，如專利CN1718541A中提到在傳統合成SBA-15的體系中引 入大量的有機共溶劑，合成具有短介孔的SBA-15中孔材料。又如專利CN1356265A中提到了 以非離子表面活性劑P123為結構導向劑，通過改變硅源、添加輔助的溶劑或電解質、表面 活性劑以及應用界面靜態生長、超聲和微波生長等方法合成具有不同形貌(如球狀、纖維、 面包圈狀、繩結狀、腰果狀、螺旋狀、麥穗狀和片狀)的大孔徑SBA-15。但專利中采用晶化方 法，合成的時間長，且采用的輔助方法相對比較復雜。而專利CN1724365A中提到在制備過 程中添加少量的雜多酸，雜多酸作為pH調節劑可以大大的降低腐蝕性液體酸的使用量，作 為促進劑加速介孔材料形成的速度。但專利中所提及添加雜多酸，雖然環境友好，但提高了 合成成本。未能解決經濟實用的問題。專利CN101433818A中提到了通過調變硅源和攪拌 速度，合成具有三維網狀結構、獨石形貌的SBA-15材料。但專利中提到的獨石形貌是由棒 狀的初級粒子依次連接成的纖維狀材料，從而其有序性較差。目前，通過改變靜置反應溫度 而得到不同形貌的分子篩并將其應用于有機物吸附還未見報道。
發明內容
本發明提供一種具有有機物吸附性能的SBA-15分子篩的合成方法。通過改變靜
置反應溫度，考察不同合成溫度對分子篩形貌的影響，去掉了反應釜晶化這一階段，減小了
合成時間，提高了合成效率， 本發明的技術方案如下步驟
步驟一 ^fP123(E02。P07。E02。)溶于2mol/L的鹽酸溶液中，在40。C左右攪拌4小時
至澄清。 步驟二 選擇正硅酸乙酯(TEOS)作為硅源，將其加入步驟一的溶液中，并強力攪
拌至少5分鐘。反應混合物可以選擇的摩爾比為TEOS : P123 : HC1 : H20 = 1 : 0.017 : 5.882 : 151.5 步驟三將上述步驟二所得的溶液在40°C的水浴條件下靜置20小時以上。
步驟四將步驟三的反應產物洗滌、過濾、在烘箱中干燥1天后在馬弗爐中煅燒，
即可得到一種形貌的介孔分子篩SBA-15。 將上述步驟三得到的反應產物可以選擇在40°C _1301:下分別靜置24小時，再經步驟四即可以得到不同形貌的介孔分子篩SBA-15。 本發明涉及的制備方法是用于有機物(如甲苯)的吸附/脫附，通過調節合成溫度制備的不同形貌SBA-15分子篩對有機物都表現出較好的吸附/脫附性能，其中球形SBA-15分子篩更佳。在較溫和且易操作的靜置合成條件下(水浴3(TC -150°C )即可得到具有較好的有序性和吸附性的分子篩，節省了反應時間，提高了合成效率，并且得到不同形貌的分子篩，不僅為分子篩的形貌控制提供了新的方法，而且可在分離、吸附、催化、傳感器等方面得到應用。
圖1是放大倍數為20000倍的樣品1\的掃描電鏡圖。
圖2是放大倍數為5000倍的樣品T4的掃描電鏡圖。 圖3是樣品1\和T2的氮氣吸附/脫附等溫線圖。其中橫坐標是相對壓力(P/Po)，縱坐標是吸附體積(ml/g)。 圖4是樣品1\與T2的甲苯穿透曲線對比圖。其中橫坐標是時間(t)，縱坐標是不同時間下的濃度與初始的濃度之比(Ct/C。)。 圖5是樣品1\與T2對有機物的脫附曲線對比圖。其中橫坐標是溫度(°C )，縱坐標是不同時間下的濃度與初始的濃度之比(Ct/C。)。
具體實施例方式
下面結合技術方案和附圖詳細敘述本發明的具體實施例。
實施例1 將4. 0gP123 (Aldrich， E02。P07。E02。，平均分子量為5800)溶于120mL的2mol/L鹽酸中，在4(TC水浴條件下攪拌，4小時之后，向溶液中加入8. 5g的正硅酸乙酯(TE0S)，強力攪拌5分鐘之后，在4(TC恒溫水浴中靜置20小時，得到的固體產物洗滌，抽濾，烘干，然后放
入馬弗爐中煅燒，以去除模板，即得粉末狀白色固體，此樣品標號Tl。
實施例2 按照實施例1的本發明制備方法，在4(TC恒溫水浴中靜置48小時，此樣品標號T2。
實施例3 按照實施例1的本發明制備方法，將水浴溫度調至130°C ，此樣品標號T3。
實施例4
按照實施例1的本發明制備方法，在恒溫水浴后將溶液轉移至反應釜中，在100°C的溫度下保持2天，此樣品標號T4。
實施例5 按照實例1方法制備的介孔分子篩進行有機物(如甲苯)吸附/脫附實驗。 吸附實驗在常溫25t:下進行；有機物脫附實驗由常溫25t:開始升溫，升溫速率為10°C /min，升至400。C。 由吸附穿透曲線及脫附曲線可知，該方法合成的分子篩對有機物均具有較好的吸附和脫附性能，在200分鐘左右都已達到吸附飽和并且在20(TC左右均可達到完全脫附，其中以4(TC水浴靜置20小時的樣品具有最佳的吸-脫附性能，此材料在有機污染物消除及吸附-催化體系中具有廣泛的應用前景。
表1合成的SBA-15分子篩的性能指標
樣品名稱孔徑比表面枳孔體枳吸附甲苯量臓
〔腿〕〔cmVg〕(_mmol _)
3.721462.82.4605球伏
T23.3184S5.10.40540.9537紡鵬
T33.511664.10.86361.6545
T43.724621.50.7,0.9198纖職
權利要求
一種具有有機物吸附性能的SBA-15分子篩的合成方法，其特征在于如下步驟步驟一將P123溶于2mol/L的鹽酸溶液中，在40℃左右攪拌4小時至澄清；步驟二選擇正硅酸乙酯作為硅源，將其加入步驟一的溶液中，并強力攪拌至少5分鐘；步驟三將上述步驟二所得的溶液在40℃的水浴條件下靜置20小時以上；步驟四將步驟三的反應產物洗滌、過濾、在烘箱中干燥1天后在馬弗爐中煅燒，即得到一種形貌的介孔分子篩SBA-15。
2. 根據權利要求1所述的合成方法，其特征還在于將權利要求1中的步驟三得到的反應產物在40°C _1301:下分別靜置24小時，再經權利要求1的步驟四得到不同形貌的介 孔分子篩SBA-15 。
3. 根據權利要求1或2所述的合成方法，其特征在于所述的反應混合物的摩爾比為TE0S : P123 : HC1 : H20 = 1 : 0.017 : 5.882 : 151.5。
全文摘要
本發明公開了一種對有機物具有吸附性能的SBA-15分子篩的合成方法，屬于污染控制與技術領域。該分子篩合成主要是在加入硅源后要強力攪拌一段時間，得到的溶液在不同的反應溫度下分別靜置24h，可以得到不同形貌的分子篩，并用所得的分子篩進行低濃度的有機物吸附實驗，得到球狀SBA-15分子篩具有最佳的有機物吸附性能。該方法不僅拓寬了SBA-15形貌改變合成方法，而且節約了合成時間，并對有機物有良好的吸附性能，本發明在吸附催化領域具有良好的應用價值和應用前景。
文檔編號B01J20/18GK101716490SQ20091030792
公開日2010年6月2日 申請日期2009年9月29日 優先權日2009年9月29日
發明者張薇薇, 曲振平, 李新勇, 王卉瓊 申請人:大連理工大學