CN101850984B - 一种椭圆体介孔二氧化硅分子筛及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有椭圆形外观形貌的介孔二氧化硅分子筛及其制备方法。即以工业化的非离子表面活性剂为模板剂,用有机硅源作前驱体,在加入无机盐和有机醇等多种添加剂的情况下,在酸性介质中通过表面活性剂同无机物种之间的协同作用以及水热处理过程制备而成。所得到的介孔二氧化硅分子筛具有椭圆形的规整外观形貌。其中椭圆体的长轴和短轴之间的轴比在1.0-5.0之间可调,椭圆形介孔二氧化硅分子筛的孔径在6-12nm,孔体积在0.8-2.0cm3/g,比表面积在400-1000cm2/g之间。本发明原料易得,工艺要求较为简单且操作易行且适宜工业化大规模生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种椭圆体介孔二氧化硅分子筛及其制备方法。更具体的说是涉及一种用高分子嵌段共聚物非离子表面活性剂为模板剂,在酸性介质中,通过无机盐和有机醇的辅助作用,在水热条件下合成椭圆形、大孔径、高比表面积和高孔容的介孔二氧化硅分子筛的方法。
背景技术
纳米结构的形貌对材料的化学、物理和流体性质有着十分重要的影响。近年来,人们发展了许多方法来控制合成不同形貌的纳米结构材料。目前通过化学和物理的方法人们已经能直接制备出具有相对简单的形貌如球体、多面体、纳米棒和纳米线等。但对于具有各向异性的形貌如椭圆体等还不能采用更多直接的方法制备出来。值得注意的是,恰恰是这些具有各向异性形貌的纳米粒子,由于其独特的形状和结构,可以作为构筑单元(building block)来进一步制备具有特殊光学、电学、磁学性质的超材料(metamaterial),因而越来越受到人们的重视。目前对具有椭圆体形状材料的合成主要有如下几种方法:
1.利用高分子容易在玻璃点温度附近受外力作用而变形,通过对温度处于玻璃点附近的聚苯乙烯球进行机械热压、拉伸或吹压的方法等,将聚苯乙烯球制备成扁平状的椭圆体;(参见文献:Y.X.Hu,J.P.Ge,T.R.Zhang,et al,Adv.Mater.2008,20,4599;Z.Q.Sun,X.Chen,J.H.Zhang,et al Langmuir 2005,21,8987;T.mokari,C.G.Sztrum,A.Salant,et al Nat.Mater.2005,4,855.)
2.离子束溅射的方法,通过不同角度对二氧化硅球体进行离子溅射,切削掉多余的二氧化硅,从而得到椭圆形的二氧化硅各向异性材料。(Sh.Q.Xu,Zh.H.Nie,M.Seo.,et al,Agnew.Chem.Int.Ed.2005,44,724)
3化学气相刻蚀的方法,用四氟化碳气体通过负载二氧化硅小球,对二氧化硅球形粒子进行腐蚀,从而制备出椭圆形的二氧化硅粒子。(T.Deng,J.R.Cournoyer,J.H.Schermerhorn,et al J.Am.Chem.Soc.,2008,130,14396)
仔细分析上面几种方法可以发现,采用对高分子球体进行机械热压和拉伸的方法,往往得到扁平状或拉长状而不是真正意义上所谓的椭圆形聚苯乙烯球体。用离子溅射方法和化学气相法虽然也能得到椭圆形的各向异性材料,但是得到粒子的均一性较差且需要昂贵的设备。另外,上述几种方法较难大规模生产具有椭圆形外貌的纳米结构材料。因而限制了这些各向异性粒子在超材料领域的进一步应用。
综上所述,目前迫切需要一种成本低、工艺简单且能大规模生产规整的椭圆形形貌的介孔纳米材料的制备方法。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种合成工艺简便、长轴与短轴长度可控、适合于规模生产的大孔径、高比表面积和大孔容的椭圆形介孔二氧化硅分子筛的制备方法。
本发明的技术方案
本发明的一种椭圆形介孔二氧化硅分子筛的制备方法,即以高分子嵌段共聚物非离子表面活性剂为模板剂,以有机硅源为硅前驱体,用无机盐和有机醇作添加剂,在酸性介质中,通过水热过程合成。
一种椭圆形外貌的介孔二氧化硅分子筛的制备方法,其具体制备步骤:
(1)、将作为模板剂的高分子嵌段共聚物非离子表面活性剂、有机醇、无机盐、无机酸和水按照摩尔比,表面活性剂∶醇∶无机盐∶酸∶水的摩尔比为1∶(100~300)∶(150~350)∶(350~550)∶(10000~30000)的比例均匀混合,在20-90℃下不断搅拌得到透明的溶液,
其中所述高分子嵌段共聚物非离子表面活性剂选自聚环氧乙烯醚-聚环氧丙烯醚-聚环氧乙烯醚三嵌段共聚物表面活性剂,分子结构式为EOxPOyEOx,其中x为10~150,y为20~80;
或者聚环氧乙烯醚-聚环氧丁烯醚-聚环氧乙烯醚三嵌段共聚物表面活性剂,分子结构式为EOMBONEOM,其中M为10~40,N为10~50;
所述无机酸选自盐酸、硫酸、氢溴酸、硝酸或磷酸中的一种或一种以上的混合酸,
所述有机醇选自甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇或丙三醇中的一种或一种以上的混合物;
所述无机盐选自锂、钠、钾或铯的氟、氯、溴、碘、硝酸、硫酸、磷酸、磷酸二氢盐中的一种或一种以上的混合物;
(2)、向将步骤(1)所得的透明的溶液在继续剧烈搅拌的情况下,控制溶液温度为20℃-90℃,加入硅源,之后继续搅拌5-30分钟后静置,并保持该温度反应12-48小时;
其中加入硅源的量按步骤(1)的所形成的透明的溶液中表面活性剂∶醇∶无机盐∶酸∶硅源∶水的摩尔比为1∶(100~300)∶(150~350)∶(350~550)∶(20~50)∶(10000~30000)计算;
其中所述硅源选自正硅酸四甲酯、正硅酸四乙酯、正硅酸四丙酯、正硅酸四丁酯的其中之一。
(3)、步骤(2)反应结束后,将反应产物放入烘箱中水热老化,温度为30~150℃,老化时间为6~48小时;
(4)、水热老化结束后,将反应产物从烘箱中取出,冷却到室温,过滤,在空气中自然干燥后控制升温速率为1~5℃/分升温至500~600℃下焙烧热处理5~10小时以脱除高分子嵌段共聚物非离子表面活性剂,最终得到椭圆形的介孔二氧化硅分子筛。
步骤(1)中的聚环氧乙烯醚-聚环氧丙烯醚-聚环氧乙烯醚三嵌段共聚物表面活性剂为EO20PO70EO20、EO26PO39EO26、EO17PO56EO17、EO106PO70EO106或EO132PO60EO132,优选为EO20PO70EO20、EO106PO70EO106或EO132PO60EO132。
步骤(1)中的聚环氧乙烯醚-聚环氧丁烯醚-聚环氧乙烯醚三嵌段共聚物 表面活性剂为EO39BO47EO39、EO15BO45EO15、EO17BO14EO17、EO34BO11EO34或EO13BO11EO13,优选为EO39BO47EO39、。
步骤(1)中的所述的无机酸优选盐酸、硝酸或硫酸,所述的有机醇优选乙醇,所述的无机盐优选氯化钠、氯化钾、硝酸钠或硝酸钾。
步骤(2)中加入硅源后的水热反应温度优选为38~60℃,水热反应时间优选为24小时。
步骤(3)优化的水热老化温度为100~150℃、水热老化时间为24~36小时。
步骤(4)热处理脱出模板剂时,优选从室温升到500~550℃,并在此焙烧温度下焙烧2~6小时。
上述的一种椭圆形介孔二氧化硅分子筛的制备方法所得到的椭圆形介孔二氧化硅分子筛通过X-射线衍射(XRD)结构分析属于高度有序的二维六角(p6m)的介观孔道结构,通过透射电子显微镜(TEM)观察,发现椭圆形介孔二氧化硅分子筛的孔道呈现平行于长轴方向排列,孔的形貌也呈六边形堆积状态。
所得到的椭圆形介孔二氧化硅分子筛,其椭圆体的长轴和短轴之间的轴比可为1.0-5.0之间可调,椭圆形介孔二氧化硅分子筛的孔径在6-12nm,孔体积在0.8-2.0cm3/g,比表面积在400-1000cm2/g之间。
本发明的有益效果
本发明以工业化的非离子表面活性剂为模板剂,用有机硅源作前驱体,在加入无机盐和醇等多种添加剂的情况下,在酸性介质中通过表面活性剂同无机物种之间的协同组装以及水热处理等工艺合成的。通过改变硅源物种和浓度、溶液的酸度、反应物种的配比、表面活性剂的种类以及反应时间等,本发明可以控制椭圆形二氧化硅分子筛的轴径比例,椭圆形介孔二氧化硅分子筛的长轴直径在(100纳米-5微米之间的数量级别)和短轴直径在长度(20纳米-1微米的数量级别)范围内可以控制(扫描电子显微镜观察);椭圆形介孔二氧化硅分子筛的长轴与短轴之比为1.0-5.0之间可调。椭圆形的介孔分子筛具有高度有序的二维六角结构(X-射线衍射表征),其中孔道沿长轴规整排列(透射电子 显微镜观察);介孔二氧化硅分子筛椭圆体的孔径在6-12nm,孔体积在0.8-2.0cm3.g-1,相应的比表面积在400-1000cm2.g-1(氮气吸附-脱附测试结果)。本发明原料易得,工艺要求较为简单且操作易行,比较适合产业化放大。同时,这种椭圆体纳米结构材料具有很高的比表面积和孔径以及孔体积,因而在纳米微电极、半导体器件和光子晶体的制备等方面有十分广泛的应用。
附图说明
图1、椭圆形介孔二氧化硅分子筛的扫描电子显微镜图
图2、椭圆形介孔二氧化硅分子筛的透射电镜图
图3、椭圆形介孔二氧化硅分子筛的X-射线衍射图
图4、椭圆形介孔二氧化硅分子筛的氮气吸附-脱附图
图5、椭圆形介孔二氧化硅分子筛的孔径分布图
具体实施方式
下面通过附图和实施例对本发明进一步详细描述,本发明合成椭圆形介孔二氧化硅分子筛的具体步骤如下:将高分子嵌段共聚物非离子表面活性剂、无机酸和水以及醇和无机盐等按照一定的摩尔比例均匀混合,在20~90℃温度下不断搅拌得到透明的溶液,在继续剧烈搅拌的情况下加入一定量的二氧化硅前驱体,使得各反应物的摩尔比为表面活性剂∶醇∶无机盐∶酸∶硅源∶水=1∶(100~300)∶(150~350)∶(350~550)∶(20~50)∶(10000~30000),继续搅拌6-48小时后,放入烘箱中在较高温度下恒温水热老化一段时间,将上述样品从烘箱中取出,冷却到室温后过滤,在空气中干燥,并进一步焙烧(控制升温速度、焙烧温度以及时间等),最后得到具有椭圆形外貌的介孔二氧化硅分子筛。本发明中各反应物的最佳摩尔比为表面活性剂∶醇∶无机盐∶酸∶硅源∶水=1∶(120~250)∶(200~320)∶(380~500)∶(20~50)∶(11000~13500)。本发明中所选用的表面活性剂可以是商品化的嵌段共聚物高分子非离子表面活性剂如:聚环氧乙烯醚-聚环氧丙烯醚-聚环氧乙烯醚三嵌段共聚物表面活性剂(分子结构式为EOxPOyEOx)如EO20PO70EO20,(Pluronic P123),EO26PO39EO26(Pluronic P85),EO17PO56EO17(Pluronic P103)EO106PO70EO106(Pluronic F127),EO132PO60EO132(F108);以及聚环氧乙烯醚-聚环氧丁烯醚-聚环氧乙烯醚三嵌段共聚物表面活性剂如(分子结构式为EOxBOyEOx)如EO39BO47EO39,(B50-6800)EO15BO45EO15(B70-4600),EO17BO14EO17(B40-2500),EO34BO11EO34(B20-3800),EO13BO11EO13(B40-1900)等。本发明利用无机盐的电解质性能对表面活性剂的自组装过程产生影响,从而形成椭圆形介孔二氧化硅分子筛的形成。合成过程中采用的无机盐主要为锂盐、钠盐、钾盐和铯盐等,具体如氟化锂、氟化钠、氟化钾、氟化铯;氯化锂、氯化钠、氯化钾、氯化铯;溴化锂、溴化钠、溴化钾、溴化铯;碘化锂、碘化钠、碘化钾、碘化铯;硝酸锂、硝酸钠、硝酸钾、硝酸铯;硫酸锂、硫酸钠、硫酸钾、硫酸铯;磷酸锂、磷酸钠、磷酸钾、磷酸铯;磷酸二氢锂、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、磷酸二氢铯等,也可以是上述单独一种盐或数种无机盐的混合物。本发明采用在酸性介质中利用无机物种同有机表面活性剂物种之间的协同相互作用合成椭圆形介孔二氧化硅分子筛,所使用的酸为盐酸,硫酸以及硝酸和磷酸等。也可以是上述酸中不同酸的混合物。本发明中所使用的硅源为正硅酸四甲酯、正硅酸四乙酯、正硅酸四丙酯、正硅酸四丁酯等。本发明中所使用的有机醇对表面活性剂在溶液中的组装有重要的影响,所选用的有机醇为甲醇、乙醇、丙醇或丁醇、以及乙二醇、丙三醇等或其混合物。利用有机醇的亲水性来控制表面活性剂在水溶液中的自组装胶束的性能,从而得到椭圆形外貌的介孔二氧化硅分子筛。
本发明中合成时加入硅源前后的反应物溶液温度控制在20~90℃之间,可以得到椭圆形二维结构的介孔二氧化硅分子筛,其最佳反应温度在30~80℃之间,并且反应混合物需在此温度下水热反应12~48小时。最佳水热反应12~36小时。
本发明中合成椭圆形介孔二氧化硅分子筛时,应该控制水热的温度和水热处理时间,其中水热老化温度为80~150℃,水热老化时间为6~48小时。最佳水热老化温度为80~140℃,最佳水热老化处理时间为12~36小时。
本发明中合成椭圆形介孔二氧化硅分子筛时,在热处理脱出模板剂的过程 中需要缓慢进行。即焙烧时采用程序升温的方法,程序升温速度在1~5℃/分从室温升到焙烧温度,焙烧温度为500~600℃,并在此温度下焙烧为5~10小时。其最佳焙烧温度在500~550℃,在此温度下的最佳焙烧时间为6小时。
本发明中通过调节酸和表面活性剂的浓度以及加入的有机醇和无机盐的质量,可以控制所得椭圆形介孔二氧化硅分子筛的长轴和短轴的长度。加入的无机盐越多和有机醇越小,得到的长轴越长,短轴越小,其轴径比(长轴∶短轴)从1.01~5.0之间调变。
本发明制备工艺简单,时间短,原料易得,由于使用的都是一些商品化的表面活性剂以及常见的无机盐和有机醇、无机酸等,因而制备成本低,产量高,适合工业化规模生产。同时,对椭圆形的性能如长轴、短轴的直径以及比表面积、孔容、孔径和孔道的有序性等,都可以通过改变反应物的物料组成制备而成。
总之,由本发明合成的椭圆形介孔二氧化硅分子筛,其长轴的直径可以控制在100纳米到数微米的数量级上,短轴长度可以在数十纳米到数百纳米的数量级之间变化。这种椭圆形介孔二氧化硅分子筛的孔径在6~12nm范围内可调。孔体积也可以在0.8~2.0cm3/g之间,相应的比表面积在400~1000m2/g。通过对所合成椭圆形介孔二氧化硅分子筛的X-射线衍射(XRD)结构分析,本发明所得到的椭圆形介孔二氧化硅分子筛属于高度有序的二维六角(p6m)的介观结构。通过透射电子显微镜(TEM)观察,发现椭圆形介孔二氧化硅分子筛的孔道呈现平行于长轴方向排列,孔的形貌也呈六边形堆积状态。
实施例1
将1.0克Pluronic P123(EO20PO70EO20)和2.5克KCl以及1.0克无水乙醇溶解于40克2mol.L-1盐酸水溶液中,待表面活性剂、乙醇和氯化钠完全溶解后,进一步将1.18克正硅酸四乙酯TEOS加入该混合溶液中,使得表面活性剂∶乙醇∶氯化钠∶盐酸∶正硅酸四乙酯∶水的摩尔比1∶126∶196∶464∶24∶11948;溶液于40℃下搅拌10分钟后停止搅拌并于同一温度下静置24小时,随后移入不锈钢反应釜,经过100℃水热处理24小时后,冷却到室温并过滤,在空气中干 燥,以1℃/分的升温速度从室温升到500℃高温焙烧6小时除去表面活性剂Pluronic P123(EO20PO70EO20),最终形成椭圆形的介孔二氧化硅分子筛。
图1是实施例1样品的扫描电子显微镜图,SEM观察样品为椭圆形介孔二氧化硅分子筛,椭圆体的长轴为550nm,短轴为540nm;轴径比为1.01;
图2为椭圆形介孔分子筛的透射电镜图,可以观察到样品的孔道沿椭圆体长轴平行排列。XRD测试表明样品具有二维六角的介孔结构,氮气吸附测得其比表面积为1000m2/g,孔容为0.8cm3/g,孔径为6.0nm.
实施例2
将0.8克Pluronic F127(EO106PO70EO106)和2.6克KCl以及0.6克无水甲醇溶解于30克2mol.L-1盐酸水溶液中,待表面活性剂、乙醇和氯化钾完全溶解后,进一步将1.98克正硅酸四乙酯TEOS加入该混合溶液中,使得表面活性剂∶乙醇∶氯化钾∶盐酸∶正硅酸四乙酯∶水的摩尔比1∶131∶244∶420∶49∶10815,溶液于60℃下搅拌20分钟后停止搅拌。并继续在同一温度下静置24小时,随后移入不锈钢反应釜并进一步经过100℃水热处理24小时后,冷却到室温并过滤,在空气中干燥,以2℃/分的升温速度从室温升到550℃高温焙烧4小时除去表面活性剂Pluronic F127(EO106PO70EO106),最终形成椭圆形的介孔二氧化硅分子筛。
SEM观察样品为椭圆形介孔二氧化硅分子筛,长轴的直径为1.8um,短轴的直径为360nm;轴径比为5.0;
图3实施例2所得样品的X射线衍射图谱,XRD测试表明样品具有二维六角的介孔结构,氮气吸附测得其比表面积为400m2/g,孔容为1.5cm3/g,孔径为12nm。
实施例3
将1.8克F108(EO132PO60EO132分子量为14600)和1.6克KCl以及0.8克无水正丙醇溶解于30克2mol.L-1硝酸水溶液中,待表面活性剂、乙醇和硝酸钠完全溶解后,进一步将1.7克正硅酸四甲酯加入该混合溶液中,使得表面活性剂∶乙醇∶硝酸钠∶硝酸∶正硅酸四甲酯∶水的摩尔比1∶108∶174∶487∶48.7∶11815, 溶液于40℃下搅拌15分钟后停止搅拌,并继续保持同一温度24小时;随后移入不锈钢反应釜经过120℃水热处理36小时后,冷却到室温并过滤,在空气中干燥,以1.5℃/分的升温速度从室温升到500℃高温焙烧4小时除去表面活性剂F108(EO132PO60EO132),最终形成椭圆形的介孔二氧化硅分子筛。
SEM观察样品为椭圆形介孔二氧化硅分子筛,椭圆体长轴的直径为3.6um,短轴的直径在900nm;轴径比为4.0;XRD测试表明样品具有二维六角的介孔结构。
图4是实施例3所得样品的氮气吸附-脱附图,氮气吸附测得其比表面积为950m2/g,孔容为1.15cm3/g。
图5是实施例3所得样品的孔径分布图,孔径为8.4nm。
实施例4
将1.0克Pluronic P123(EO20PO70EO20)和5.0克硝酸钾以及1.6克丙醇溶解于50克1.5mol.L-1盐酸水溶液中,待表面活性剂、乙醇和硝酸钾完全溶解后,进一步将1.8克正硅酸四乙酯TEOS加入该混合溶液中,使得表面活性剂∶乙醇∶硝酸钾∶盐酸∶正硅酸四乙酯∶水的摩尔比1∶155∶252∶435∶37∶15230;溶液于40℃下搅拌15分钟后停止搅拌,混合液继续在同一温度下静置24小时,随后移入晶化釜,进一步于100℃水热处理24小时后,冷却到室温并过滤,在空气中干燥,以3℃/分的升温速度从室温升到550℃高温焙烧6小时除去表面活性剂Pluronic P123(EO20PO70EO20),最终形成椭圆形的介孔二氧化硅分子筛。
SEM观察样品为椭圆形的介孔二氧化硅分子筛,椭圆体的长轴直径为1.2um,短轴直径为320nm;轴径比为3.75;XRD测试表明样品具有二维六角的介孔结构,氮气吸附测得其比表面积为780m2/g,孔容为2.0cm3/g,孔径为7.4nm.
实施例5
将0.5克EO39BO47EO39和2.5克硝酸钾以及1.6克乙二醇溶解于40克1mol.L-1硫酸水溶液中,待表面活性剂、乙醇和硝酸钾完全溶解后,进一步将1.0克正硅酸四乙酯TEOS加入该混合溶液中,使得表面活性剂∶乙醇∶硝酸钾∶硫酸∶正硅酸四乙酯∶水的摩尔比1∶299∶287∶464∶41∶23251。溶液于38℃下搅拌 15分钟后停止搅拌,继续在该温度下静置24小时。将混合物移入150℃晶化釜水热处理24小时后,冷却到室温并过滤,在空气中自然干燥,固体样品以2℃/分的升温速度从室温升到550℃高温焙烧2小时除去表面活性剂P123,最终形成椭圆形的介孔二氧化硅分子筛。
SEM观察样品为椭圆形的介孔二氧化硅分子筛,长轴的直径为1.0um,短轴的直径为500nm;轴径比为2.0。XRD测试表明样品具有二维六角的介孔结构,氮气吸附测得其比表面积为990m2/g,孔容为1.3cm3/g,孔径为8.4nm.
以上所述内容仅为本发明构思下的基本说明,而依据本发明的技术方案所做的任何等效变换,均应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种椭圆体介孔二氧化硅分子筛的制备方法,其特征在于包括如下制备步骤:
(1)、将作为模板剂的高分子嵌段共聚物非离子表面活性剂、有机醇、无机盐、无机酸和水按照摩尔比,表面活性剂∶醇∶无机盐∶酸∶水的摩尔比为1∶(100~300)∶(150~350)∶(350~550)∶(10000~30000)的比例均匀混合,在20~90℃下不断搅拌得到透明的溶液,
其中所述高分子嵌段共聚物非离子表面活性剂选自聚环氧乙烯醚-聚环氧丙烯醚-聚环氧乙烯醚三嵌段共聚物表面活性剂,分子结构式为EOxPOyEOx,其中x为10~150,y为20~80;
或者聚环氧乙烯醚-聚环氧丁烯醚-聚环氧乙烯醚三嵌段共聚物表面活性剂,分子结构式为EOMBONEOM,其中M为10~40,N为10~50;
所述无机酸选自盐酸、硫酸、氢溴酸、硝酸或磷酸中的一种以上的混合酸,
所述有机醇选自甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇或丙三醇中的一种以上的混合物;
所述无机盐选自锂、钠、钾或铯的氟、氯、溴、碘、硝酸、硫酸、磷酸、磷酸二氢盐中的一种以上的混合物;
(2)、向将步骤(1)所得的透明的溶液在继续剧烈搅拌的情况下,控制溶液温度为20~90℃,加入硅源,之后继续搅拌5~30分钟后静置,并保持20~90℃水热反应12-48小时;
其中加入硅源的量按其与步骤(1)的所形成的透明的溶液中表面活性剂的摩尔比,即表面活性剂∶硅源为1∶20~50;
其中所述硅源选自正硅酸四甲酯、正硅酸四乙酯、正硅酸四丙酯、正硅酸四丁酯的其中之一;
(3)、步骤(2)水热反应结束后,将反应产物放入烘箱中进行水热老化,控制老化温度为30-150℃,老化时间6-48小时;
(4)、水热老化结束后,将反应产物从烘箱中取出,冷却到室温,过滤,在空气中自然干燥后控制升温速率为1~5℃/分升温至500~600℃下焙烧热处理5~10小时以脱除高分子嵌段共聚物非离子表面活性剂,最终得到椭圆体的介孔二氧化硅分子筛。
2.如权利要求1所述的一种椭圆体介孔二氧化硅分子筛的制备方法,其特征在于:
步骤(1)中所述的非离子表面活性剂聚环氧乙烯醚-聚环氧丙烯醚-聚环氧乙烯醚三嵌段共聚物优选为EO20PO70EO20、EO106PO70EO106或EO132PO60EO132,
所述的无机酸优选盐酸或硝酸,
所述的有机醇优选乙醇、甲醇或乙二醇;
所述的无机盐优选氯化钠、氯化钾、硝酸钠或硝酸钾;
步骤(2)中所述的硅源优选正硅酸四甲酯或正硅酸四乙酯。
3.如权利要求1所述的一种椭圆体介孔二氧化硅分子筛的制备方法,其特征在于:
步骤(1)中所述的非离子表面活性剂聚环氧乙烯醚-聚环氧丁烯醚-聚环氧乙烯醚三嵌段共聚物优选为EO39BO47EO39,
所述的无机酸优选硫酸,
所述的有机醇优选乙醇,
所述的无机盐优选硝酸钾;
步骤(2)中所述的硅源优选正硅酸四乙酯。
4.如权利要求1、2或3所述的一种椭圆体介孔二氧化硅分子筛的制备方法,其特征在于:
步骤(2)中加入硅源后的水热反应温度优选为38~60℃,水热反应时间优选为24小时;
步骤(3)优化的水热老化温度为100~150℃、水热老化时间为24~36小时;
步骤(4)热处理脱出模板剂时,优选从室温升到500~550℃,并在此焙烧温度下焙烧6小时。
5.如权利要求1、2或3任一权利要求所述的一种椭圆体介孔二氧化硅分子筛的制备方法所得的椭圆体介孔二氧化硅分子筛,其特征在于椭圆体的介孔二氧化硅分子筛长轴和短轴之间的轴比为1.0-5.0之间可调,椭圆体介孔二氧化硅分子筛的孔径在6-12nm,孔体积在0.8-2.0cm3/g,比表面积在400-1000cm2/g之间。
6.如权利要求4所述的一种椭圆体介孔二氧化硅分子筛的制备方法所得的椭圆体介孔二氧化硅分子筛,其特征在于椭圆体的介孔二氧化硅分子筛长轴和短轴之间的轴比为1.0-5.0之间可调,椭圆体介孔二氧化硅分子筛的孔径在6-12nm,孔体积在0.8-2.0cm3/g,比表面积在400-1000cm2/g之间。
7.如权利要求5所述的椭圆体介孔二氧化硅分子筛,其特征在于椭圆体介孔二氧化硅分子筛通过X-射线衍射(XRD)结构分析属于高度有序的二维六角(p6m)的介观孔道结构,通过透射电子显微镜(TEM)观察,发现椭圆体介孔二氧化硅分子筛的孔道呈现平行于长轴方向排列,孔的形貌也呈六边形堆积状态。
8.如权利要求6所述的椭圆体介孔二氧化硅分子筛,其特征在于椭圆体介孔二氧化硅分子筛通过X-射线衍射(XRD)结构分析属于高度有序的二维六角(p6m)的介观孔道结构,通过透射电子显微镜(TEM)观察,发现椭圆体介孔二氧化硅分子筛的孔道呈现平行于长轴方向排列,孔的形貌也呈六边形堆积状态。
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