專利名稱：吸附有機氣體的改性介孔粉體材料的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種介孔粉體材料的制備方法，特別是涉及一種吸附有機氣體的改性 介孔粉體材料的制備方法。
背景技術：
隨著有機合成工業、涂裝工業、電子行業的迅速發展以及機動車的保有量的急速 增加，進入大氣中的揮發性有機化合物越來越多。例如苯類、烷烴類、多環芳烴類等有機物 以及惡臭等物質，不僅對人體健康有害，也會造成衍生性空氣污染物，破壞臭氧層，因此對 這類污染物的控制越來越受到人們的重視。揮發性有機化合物控制技術分為回收性與破壞性兩種，前者常用活性炭吸附，再 脫附冷凝回收方法，但其處理效率一般不佳。介孔分子篩材料作為一種重要的無機材料，近 年來被廣泛地用作催化劑、吸附劑、離子交換劑和新型功能材料。例如SBA-15具有孔徑大， 比表面積高，水熱穩定性好等優點，近年來逐漸成為介孔分子篩推廣應用的首選材料。然 而，介孔分子篩材料在吸附應用中也有不足之處。同樣以SBA-15為例，它那相對平敞的孔 道表面和全硅的化學組成缺乏足夠的幾何約束和必需的強吸附位，吸附質分子很容易脫附 因而限制了 SBA-15作為吸附材料的用途。因此介孔分子篩作為吸附劑之前必須經過各種 技術手段處理或者通過原位功能化的方法來提高它們的吸附性能。文獻公開了以聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段共聚物(P123)、水和HCl溶 液為原料，在50-80°C溫度下攪拌，直至形成澄清透明的溶液，然后加入硅烷偶聯劑，在室溫 下攪拌18-30小時，得到膠狀液體；所得膠狀液體置于聚四氟乙烯反應釜中，在90-110°C條 件下晶化M-48小時；冷卻、過濾、洗滌、焙燒，完全去除模板劑P123，即得該發明材料。但 該方法反應周期長，需要幾天才可以成為樣品的制備，且其未提及對揮發性有機化合物吸 附方面的應用。文獻公開了一種用于吸附煙草主流煙氣里焦油、苯酚、煙草特有亞硝胺等的介孔 新材料，將高吸附性能的介孔材料用作香煙過濾嘴棒的添加材料，介孔材料是具有三維網 狀微觀結構、獨石形貌的介孔分子篩如SBA-15，或者鍍飾有“液膜”或經過金屬氧化物如氧 化鋯改性的三維網狀微觀結構、獨石形貌的SBA-15介孔分子篩材料。但該發明材料適用于 吸附煙草主流煙氣中的污染物。
發明內容
本發明針對現有揮發性有機化合物吸附凈化技術存在的不足，提供一種吸附揮發 性有機化合物的改性SBA-15的制備方法，所得的材料對揮發性有機化合物吸附率高，反應 周期短，制備簡單，適用于各種行業產生的揮發性有機化合物的凈化。本發明采用的方法是通過以下技術方案實驗的本發明提供一種吸附有機氣體的改性介孔粉體材料的制備方法，其特征在于包括 如下步驟
(1)將介孔粉體SBA-15溶于丙酮溶液中，攪拌均勻，緩慢加入乙烯基三甲氧基硅 烷，在80 120°C攪拌回流4 8小時后，用丙酮過濾后所得粉體在80 150°C真空干燥 處理2 4小時；(2)將上述干燥后的介孔粉體浸漬于硝酸銅溶液中1 4小時后，用去離子水清 洗，放于烘箱80 120°C下2 4小時，制備出吸附有機氣體的改性介孔粉體材料。所述的介孔粉體與丙酮的固液比為lg/20 100ml，與乙烯基三甲氧基硅烷的固 液比為lg/1 2ml。所述的丙酮和乙烯基三甲氧基硅烷的體積比為10 100 1。所述的硝酸銅溶液的溶度為0. 015 0. 03g/ml。凈化材料性能評價在常溫常壓環境下U型玻璃管反應器中進行，反應氣體積空速 (GHSV)為ΙδΟΟΟΙΓ1。原料氣為50ppm的70%的甲苯和30%的丁烯混和氣，其余為空氣。
具體實施例方式下面對本發明的實施案例作詳細說明本實施例在以本發明技術方案為前提下進 行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實 施例。本發明以未經改性的SBA-15為對比吸附劑，原料氣為50ppm的70%的甲苯和 30%的丁烯混和氣，其余為空氣，空速為ΙδΟΟΟΙΓ1，在常溫常壓條件下，0. 5g SBA-15最高凈 化效率為43%。實施例1將0. 5g介孔粉體SBA-15溶于10毫升丙酮溶液中，再加入1毫升的乙烯基三甲氧 基硅烷(CH2 = CHSi (OCH3)3)，在100°C攪拌回流6小時后，用丙酮過濾后所得粉體在120°C 真空干燥處理3小時；配置0. 015g/ml的硝酸銅溶液，然后將該介孔粉體浸漬于2ml該溶液 中3小時后，用去離子水清洗4遍，放于烘箱100°C下4小時，制備出吸附有機氣體的改性介 孔粉體材料。本實施案例制得的凈化材料，在常溫常壓條件下，原料氣為50ppm的70%的甲苯 和30%的丁烯混和氣，其余為空氣，空速為ΙδΟΟΟΙΓ1，最高凈化效率為85%。實施例2將0. 5g介孔粉體SBA-15溶于10毫升丙酮溶液中，再加入1毫升的乙烯基三甲氧 基硅烷(CH2 = CHSi (OCH3)3)，在100°C攪拌回流6小時后，用丙酮過濾后所得粉體在120°C 真空干燥處理3小時；配置0. 02g/ml的硝酸銅溶液，然后將該介孔粉體浸漬于2ml該溶液 中3小時后，用去離子水清洗4遍，放于烘箱100°C下4小時，制備出吸附有機氣體的改性介 孔粉體材料。本實施案例制得的凈化材料，在常溫常壓條件下，原料氣為50ppm的70%的甲苯 和30%的丁烯混和氣，其余為空氣，空速為ΙδΟΟΟΙΓ1，最高凈化效率為87%。實施例3將0. 5g介孔粉體SBA-15溶于10毫升丙酮溶液中，再加入1毫升的乙烯基三甲氧 基硅烷(CH2 = CHSi (OCH3)3)，在100°C攪拌回流6小時后，用丙酮過濾后所得粉體在120°C 真空干燥處理3小時；配置0. 03g/ml的硝酸銅溶液，然后將該介孔粉體浸漬于2ml該溶液中3小時后，用去離子水清洗4遍，放于烘箱100°C下4小時，制備出吸附有機氣體的改性介 孔粉體材料。本實施案例制得的凈化材料，在常溫常壓條件下，原料氣為50ppm的70%的甲苯 和30%的丁烯混和氣，其余為空氣，空速為ΙδΟΟΟΙΓ1，最高凈化效率為88%。實施例4將0. 5g介孔粉體SBA-15溶于20毫升丙酮溶液中，再加入1毫升的乙烯基三甲氧 基硅烷(CH2 = CHSi (OCH3)3)，在100°C攪拌回流6小時后，用丙酮過濾后所得粉體在120°C 真空干燥處理3小時；配置0. 03g/ml的硝酸銅溶液，然后將該介孔粉體浸漬于2ml該溶液 中3小時后，用去離子水清洗4遍，放于烘箱100°C下4小時，制備出吸附有機氣體的改性介 孔粉體材料。本實施案例制得的凈化材料，在常溫常壓條件下，原料氣為50ppm的70%的甲苯 和30%的丁烯混和氣，其余為空氣，空速為ΙδΟΟΟΙΓ1，最高凈化效率為90%。實施例50. 5g介孔粉體SBA-15溶于30毫升丙酮溶液中，再加入1毫升的乙烯基三甲氧基 硅烷(CH2 = CHSi (OCH3)3)，在100°C攪拌回流6小時后，用丙酮過濾后所得粉體在120°C真 空干燥處理3小時；配置0. 03g/ml的硝酸銅溶液，然后將該介孔粉體浸漬于2ml該溶液中 3小時后，用去離子水清洗4遍，放于烘箱100°C下4小時，制備出吸附有機氣體的改性介孔 粉體材料。本實施案例制得的凈化材料，在常溫常壓條件下，原料氣為50ppm的70%的甲苯 和30%的丁烯混和氣，其余為空氣，空速為ΙδΟΟΟΙΓ1，最高凈化效率為95%。實施例60. 5g介孔粉體SBA-15溶于50毫升丙酮溶液中，再加入1毫升的乙烯基三甲氧基 硅烷(CH2 = CHSi (OCH3)3)，在100°C攪拌回流6小時后，用丙酮過濾后所得粉體在120°C真 空干燥處理3小時；配置0. 03g/ml的硝酸銅溶液，然后將該介孔粉體浸漬于2ml該溶液中 3小時后，用去離子水清洗4遍放，放于烘箱100°C下4小時，制備出吸附有機氣體的改性介 孔粉體材料。本實施案例制得的凈化材料，在常溫常壓條件下，原料氣為50ppm的70%的甲苯 和30%的丁烯混和氣，其余為空氣，空速為ΙδΟΟΟΙΓ1，最高凈化效率為91%。實施例70. 5g介孔粉體SBA-15溶于30毫升丙酮溶液中，再加入0. 5毫升的乙烯基三甲氧 基硅烷(CH2 = CHSi (OCH3)3)，在100°C攪拌回流6小時后，用丙酮過濾后所得粉體在120°C 真空干燥處理3小時；配置0. 03g/ml的硝酸銅溶液，然后將該介孔粉體浸漬于2ml該溶液 中3小時后，用去離子水清洗4遍，放于烘箱100°C下4小時，制備出吸附有機氣體的改性介 孔粉體材料。本實施案例制得的凈化材料，在常溫常壓條件下，原料氣為50ppm的70%的甲苯 和30%的丁烯混和氣，其余為空氣，空速為ΙδΟΟΟΙΓ1，最高凈化效率為93%。實施例80. 5g介孔粉體SBA-15溶于30毫升丙酮溶液中，再加入0. 7毫升的乙烯基三甲氧 基硅烷(CH2 = CHSi (OCH3)3)，在100°C攪拌回流8小時后，用丙酮過濾后所得粉體在120°C真空干燥處理3小時；配置0. 03g/ml的硝酸銅溶液，然后將該介孔粉體浸漬于2ml該溶液 中3小時后，用去離子水清洗4遍，放于烘箱100°C下4小時，制備出吸附有機氣體的改性介 孔粉體材料。本實施案例制得的凈化材料，在常溫常壓條件下，原料氣為50ppm的70%的甲 苯和30%的丁烯混和氣，其余為空氣，空速為ΙδΟΟΟΙΓ1，最高凈化效率為97%。
權利要求
1.吸附有機氣體的改性介孔粉體材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)將介孔粉體SBA-15溶于丙酮溶液中，攪拌均勻，緩慢加入乙烯基三甲氧基硅烷，在 80 120°C攪拌回流4 8小時后，用丙酮過濾后所得粉體在80 150°C真空干燥處理2 4小時；(2)將上述干燥后的介孔粉體浸漬于硝酸銅溶液中1 4小時后，用去離子水清洗，放 于烘箱80 120°C下2 4小時，制備出吸附有機氣體的改性介孔粉體材料。
2.根據權利要求1的所述的吸附有機氣體的改性介孔粉體材料的制備方法，其特征在 于，所述的介孔粉體與丙酮的固液比為lg/20 100ml，與乙烯基三甲氧基硅烷的固液比為 lg/Ι 2ml。
3.根據權利要求1的所述的吸附有機氣體的改性介孔粉體材料的制備方法，其特征在 于，所述的丙酮和乙烯基三甲氧基硅烷的體積比為10 100 1。
4.根據權利要求1的所述的吸附有機氣體的改性介孔粉體材料的制備方法，其特征在 于，所述的硝酸銅溶液的溶度為0. 015 0. 03g/ml。
全文摘要
本發明公開了一種吸附有機氣體的改性介孔粉體材料的制備方法，該吸附凈化揮發性有機化合物的介孔材料是以SBA-15為載體，經乙烯基三甲氧基硅烷(CH2＝CHSi(OCH3)3)的硅烷偶聯劑移植法改性和負載氧化銅改性后，制得該SBA-15改性材料。本發明所得的吸附凈化材料對揮發性有機化合物凈化效率較高、反應周期短，制備簡單等特點。在揮發性有機化合物含量≤50ppm時，該材料對其的凈化效率可達到85～97％。
文檔編號B01J20/26GK102078802SQ20101058488
公開日2011年6月1日 申請日期2010年12月13日 優先權日2010年12月13日
發明者劉洋, 周潔, 姚煒, 張豪杰, 眭艷輝, 鄒娟珍 申請人:上海納米技術及應用國家工程研究中心有限公司