CN102701225A - 一种淀粉改性二氧化硅材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种淀粉改性二氧化硅材料的制备方法,其特征在于将二氧化硅和淀粉按质量比为1-4:1比例混合，经研磨或球磨1-10h后，加入固体总质量1.2-2.0倍的水，机械混合均匀，挤条机挤条成型，室温干燥48-72h，80-100℃干燥6-12h，然后在空气或惰性气氛下经120-800℃焙烧1-5h，得到淀粉改性二氧化硅材料。本发明具有原料来源广泛，制备过程简单易于放大，成本低廉，环保无毒；所得载体孔径可调，强度优良，遇水不易粉化破裂的优点。
Description
技术领域
本发明属于一种多孔材料的制备方法，具体涉及一种淀粉改性二氧化硅材料的制备方法。
背景技术
多孔二氧化硅由于具有来源广泛，结构可控，耐酸腐蚀等优点，因而被广泛用作吸附剂、色谱柱填料、绝热材料及催化剂载体。特别是随着催化化工的迅猛发展，多孔二氧化硅被广泛应用在各种催化体系中，同时为了得到所需孔道结构的二氧化硅，研究者也开发出各种有效的制备方法，如CN100384726C利用多聚硅氧烷、水、催化剂及表面修饰液得到了表面活性可调的纳米级多孔二氧化硅，CN101962192A将硅醇盐加入到水/酸/聚乙烯吡咯烷酮溶液中得到了高吸附性多孔二氧化硅，CN101966994A 、CN1169716C、CN100500562C、CN1781997A、CN1142094C通过多种模板合成了多孔二氧化硅空心微球，CN100384727C利用热解法得到了多孔二氧化硅，CN102219223A采用硅酸钾和甲酰胺反应制备了一种可用于聚合物加氢体系的超宽孔二氧化硅，CN1157245C发明了一种利用碱金属盐扩容多孔二氧化硅微球的方法， CN101312908B研制了一种制备球状纳米多孔二氧化硅的装置，CN1288079C开发了一种利用三种改性剂的“溶胶-凝胶-溶胶”球状多孔二氧化硅制备步骤，并将所得产品用做烯烃聚合催化剂载体，取得良好的效果。上述方法制备的多孔二氧化硅要作为催化剂载体和吸附剂，还需成型，一般通过两种方法成型，一是在多孔二氧化硅制备过程直接成型为球状颗粒，二是生成分体后再机械打片成型。然而前者存在成型不均匀，成型后载体结构不可调变，遇水易破裂的缺点；而后者制备过程过于繁琐，不易放大生产，且所得材料强度较差。
发明内容
针对现有两种方法的缺点，本发明提供了一种制备过程简单，易于放大，孔径可调，强度好，遇水不易粉化破裂的淀粉改性二氧化硅材料的制备方法。
具体步骤如下：
将二氧化硅和淀粉按质量比为1-4:1比例混合，经研磨或球磨1-10 h后，加入固体总质量1.2-2.0倍的水，机械混合均匀，挤条机挤条成型，室温干燥48-72 h，80-100 ℃干燥6-12 h，然后在空气或惰性气氛下经120-800 ℃焙烧1-5 h，得到淀粉改性二氧化硅材料。
本发明具有如下优点：
此类材料原料来源广泛，制备过程简单易于放大，成本低廉，环保无毒；所得载体孔径可调，强度优良，遇水不易粉化破裂。
具体实施方式
下面的实施例将对本发明作进一步的说明，但不局限于实施例。
实施例1
分别称取40g无定形二氧化硅和10g淀粉，研磨10 h将两种原料混匀，加入100 g去离子水，用混捏机搅拌均匀，挤条机挤条成型，室温干燥48h，80 ℃干燥6h，接着在马弗炉中120℃焙烧1 h得材料A1，A1结构数据见附表1。
实施例2
分别称取30g无定形二氧化硅和20g淀粉，研磨8h将两种原料混匀，加入80g去离子水，用混捏机搅拌均匀，挤条机挤条成型，室温干燥56h，90℃干燥8h，接着在马弗炉中120℃焙烧3h得材料A2，A2结构数据见附表1。
实施例3
分别称取25g无定形二氧化硅和25g淀粉，球磨1h将两种原料混匀，加入60g去离子水，用混捏机搅拌均匀，挤条机挤条成型，室温干燥72h，100℃干燥12h，接着在马弗炉中120℃焙烧5h得材料A3，A3结构数据见附表1。
实施例4
分别称取30g无定形二氧化硅和20g淀粉，球磨1h将两种原料混匀，加入80g去离子水，用混捏机搅拌均匀，挤条机挤条成型，室温干燥48h，100℃干燥8h，接着在马弗炉中300℃焙烧3h得材料A4，A4结构数据见附表1。
实施例5
分别称取30g无定形二氧化硅和20g淀粉，球磨1h将两种原料混匀，加入80g去离子水，用混捏机搅拌均匀，挤条机挤条成型，室温干燥48h，100℃干燥8h，接着在马弗炉中800℃焙烧3h得材料A5，A5结构数据见附表1。
实施例6
分别称取30g无定形二氧化硅和20g淀粉，球磨1h将两种原料混匀，加入80g去离子水，用混捏机搅拌均匀，挤条机挤条成型，N2保护下室温干56h，N2保护下100℃干燥8h，接着在充N2的管式炉中300℃焙烧1 h得材料A6，A6结构数据见附表1。
实施例7
分别称取30g无定形二氧化硅和20g淀粉，球磨1h将两种原料混匀，加入80g去离子水，用混捏机搅拌均匀，挤条机挤条成型，氩气保护下室温干56 h，氩气保护下100℃干燥8h，接着在充氩气的管式炉中300℃焙烧1h得材料A7，A7结构数据见附表1。
实施例8
取10g材料A2加入铜含量为一定浓度的Cu(NO3)2溶液20 mL，室温浸渍48h，然后按照先50℃×8 h后100℃×3 h的程序干燥，500℃下活化3h得催化剂，所得催化剂铜含量为w(Cu)/w(cat.) = 10％,抗压机械强度为42N。
取催化剂装入固定床反应器进行甲醇转化反应测试，测试反应条件为200 ℃、质量空速2.6 h-1、常压；具体为：在10ml连续流动固定床上进行催化剂测试，催化剂装入反应器后，催化剂在250℃下通H2处理3h，然后采用双柱塞微量泵输送甲醇，甲醇经预热后进入反应器反应。反应开始20h后取气相和液相产物分析，采用两台分别配有Porapak T柱、TDX-01柱及热导池检测器的气相色谱进行分析，甲醇转化率达到48.96%和产物中甲酸甲酯的选择性达到81.24%。
实施例9
作为对比，采用不经淀粉改性的无定型二氧化硅(与A2材料的制备原料无定型二氧化硅一样)作为载体，制备催化剂。催化剂的制备方法以及性能测试方法同实施例8。
所得催化剂铜含量为w(Cu)/w(cat.) = 10％,抗压机械强度为37N。评价测试结果显示，甲醇转化率35.25%，产物中甲酸甲酯选择性为68.95%
通过与实施例8对比可知，二氧化硅经淀粉改性与否，对其作为催化剂的载体具有较大的影响，结果显示，在催化剂强度以及性能方面，改性的效果明显优于不改性的效果。
附表1 部分材料结构参数
| 载体 | A1 | A2 | A3 | A4 | A5 | A6 | A7 |
| 比表面积/(m2·g-1) | 84.26 | 70.54 | 65.82 | 167.25 | 108.25 | 116.54 | 109.52 |
| 最可及孔径/nm | 2.246 | 2.025 | 1.725 | 12.584 | 11.985 | 8.563 | 8.210 |
| 机械强度/N | 54 | 62 | 67 | 32 | 48 | 38 | 41 |
Claims (1)
1. 一种淀粉改性二氧化硅材料的制备方法,其特征在于将二氧化硅和淀粉按质量比为1-4:1比例混合，经研磨或球磨1-10 h后，加入固体总质量1.2-2.0倍的水，机械混合均匀，挤条机挤条成型，室温干燥48-72 h，80-100 ℃干燥6-12 h，然后在空气或惰性气氛下经120-800 ℃焙烧1-5 h，得到淀粉改性二氧化硅材料。
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| CN (1) | CN102701225A (zh) |
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-
2012
- 2012-03-20 CN CN2012100740596A patent/CN102701225A/zh active Pending
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| PRINCY GUPTA ET AL.: "Amorphous carbon-silica composites bearing sulfonic acid as solid acid catalysts for the chemoselective protection of aldehydes as1, 1-diacetates and for N-, O- and S-acylations", 《GREEN CHEMISTRY》 * |
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