CN104528743A - 一种高比表面积介孔一维二氧化硅纳米纤维的制备方法 - Google Patents

一种高比表面积介孔一维二氧化硅纳米纤维的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104528743A
CN104528743A CN201510021715.XA CN201510021715A CN104528743A CN 104528743 A CN104528743 A CN 104528743A CN 201510021715 A CN201510021715 A CN 201510021715A CN 104528743 A CN104528743 A CN 104528743A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mesoporous
surface area
specific surface
preparation
high specific
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510021715.XA
Other languages
English (en)
Inventor
汪祥
杨超
钟文达
田熙科
周朝昕
王龙艳
罗东岳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China University of Geosciences
Original Assignee
China University of Geosciences
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China University of Geosciences filed Critical China University of Geosciences
Priority to CN201510021715.XA priority Critical patent/CN104528743A/zh
Publication of CN104528743A publication Critical patent/CN104528743A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)

Abstract

本发明涉及一种高比表面积介孔一维二氧化硅纳米纤维的制备方法，步骤如下：1)将海泡石置于盐酸溶液中，于60～80℃条件下搅拌2～4小时，冷却至室温，经过滤，洗涤，干燥，研磨，得到酸化海泡石粉末；2)向去离子水中加入表面活性剂，溶解后加入酸化海泡石粉末，混合均匀后调节pH至8～13，随后于60～80℃条件下搅拌2～8h，然后加入水热反应釜中于100～200℃水热反应24～96h，冷却至室温，经过滤，洗涤，干燥，研磨，所得粉末再经焙烧制得高比表面积介孔一维二氧化硅纳米纤维。本发明制备方法简单，并且制备的介孔一维二氧化硅纳米纤维同时具有介孔二氧化硅和二氧化硅纳米纤维两种材料的优良性能，具有广泛用途。

Description

一种高比表面积介孔一维二氧化硅纳米纤维的制备方法
技术领域
本发明涉及一种介孔二氧化硅纤维的制备方法。
背景技术
根据国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)的规定，多孔材料的类型按孔径的大小可以划分为三类，微孔、介孔和大孔。其中介孔材料是一类孔径在2-50nm范围内的多孔材料。介孔材料拥有众多的优异性能，如巨大的比表面积、规则的孔道结构、狭窄的孔径分布、孔径大小连续可调等。介孔材料相比于微孔材料能完成很多微孔沸石分子筛难以完成的大分子吸附、分离、催化作用。特别是介孔硅材料，它的孔道表面具有许多硅氧基团，这些硅氧基团可以作为一些功能有机分子与之反应的活性位点，以形成稳定化学键的方式将有机分子固定在孔道上，从而形成具有较强的稳定性的材料。
自从1992年Mobil公司成功研制介孔材料M41S系列，介孔材料已经成为各个领域研究和应用的热门材料，受到了极高的关注。具有特殊形貌如球、片状、规整外貌晶体状二氧化硅以及纤维状的二氧化硅介孔材料尤其引起人们的重视。已经有研究表明纤维状的二氧化硅介孔材料在传感器、微电极、光导、绝热材料以及增强复合纤维等方面有十分重要的应用。
目前大部分合成介孔二氧化硅纳米纤维都是以十六烷基三甲基溴化铵为阳离子表面活性剂，以正硅酸乙酯等为有机硅源，虽然可以得到较规整的介孔结构，但是昂贵的价格和毒性制约了其应用，而且为了得到纳米纤维结构，需要添加很多其他试剂，原料昂贵，工序复杂，合成所需时间长，产量少，以及对纤维的粗细和长度难以调节等，甚至需要模型合成纳米纤维，过程繁琐。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种高比表面积介孔一维二氧化硅纳米纤维的制备方法，以天然粘土矿物海泡石作为无机硅源，原料便宜易得，储量大，无污染；制备步骤简单，所选用的试剂种类少，试剂便宜，适合大规模工业生产。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：
提供一种高比表面积介孔一维二氧化硅纳米纤维的制备方法，其步骤如下：
1)将海泡石按固液比1g:40～50mL置于盐酸溶液中，于60～80℃条件下搅拌2～4小时，冷却至室温，经过滤，洗涤，干燥，研磨，得到酸化海泡石粉末；
2)向去离子水中加入表面活性剂，溶解后加入步骤1)制备的酸化海泡石粉末，混合均匀后调节pH至8～13，随后于60～80℃条件下搅拌2～8h，然后加入水热反应釜中于100～200℃水热反应24～96h，冷却至室温，经过滤，洗涤，干燥，研磨，所得粉末再经焙烧制得高比表面积介孔一维二氧化硅纳米纤维。
按上述方案，步骤1)所述海泡石为纤维状，直径为50～150nm，长度为0.5～40μm，密度为1～2.6g·cm-3，比表面积为20～300m2·g-1。
按上述方案，步骤1)所述盐酸溶液浓度为2～6mol/L。
按上述方案，步骤2)所述去离子水、表面活性剂、酸化海泡石粉末质量比为：去离子水91.7～97.3％，表面活性剂0.8～3.8％，酸化海泡石粉末1.9～4.7％。
按上述方案，步骤2)所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵。
按上述方案，步骤2)所述洗涤为先用无水乙醇洗涤，再用去离子水洗涤至pH值为7～8。
按上述方案，步骤2)所述焙烧工艺条件为:室温下以5～30℃/min的速率升温至450～600℃焙烧4～6h。
本发明的有益效果在于：1、本发明方法以海泡石为原料，经盐酸处理得到酸化海泡石粉末，海泡石本身是一种纤维状含水的镁硅酸盐粘土矿物，经过处理得到二氧化硅纳米纤维，具有极大的比表面积(比表面积达227.96～865.09m2·g-1，孔容量达0.7331～0.9871cm3·g-1，平均孔径为3.742～14.878nm)、良好的吸附性能、流变性以及催化性能，再利用简单的水热法在二氧化过纳米纤维上形成介孔结构，制备方法简单，重复性好；2、本发明制备的介孔一维二氧化硅纳米纤维同时具有介孔二氧化硅和二氧化硅纳米纤维两种材料的优良性能，在化工方面可以作为石油裂解的催化剂和催化剂载体；在环境保护方面可作为污染物降解的催化剂，污染气体处理的吸收剂，水体污染的吸收剂；在生物方面利用其可调的孔径固定酶和蛋白质；在功能材料领域可作为储能材料、载体催化剂和绝热材料等等，具有广泛的用途。
附图说明
图1为本发明实施例4所制备的介孔一维二氧化硅纳米纤维的氮气吸附脱附曲线图；
图2为实施例5所制备的介孔一维二氧化硅纳米纤维的透射电镜图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
本发明实施例所用海泡石为纤维状，直径为50～150nm，长度为0.5～40μm，密度为1～2.6g·cm-3，比表面积为20～300m2·g-1。
实施例1
将海泡石置于6mol/L的盐酸溶液中(固液比1g：40mL)，于80℃条件下搅拌2小时，冷却至室温，经过滤，洗涤，干燥，研磨，得到酸化海泡石粉末。
向100g去离子水中加入0.8g十六烷基三甲基溴化铵，溶解后加入2g上述制备的酸化海泡石粉末，混合均匀后调节pH至12，随后于60℃条件下搅拌2h，然后加入水热反应釜中于100℃水热反应24h，冷却至室温，经过滤，再用无水乙醇洗涤至滤液无气泡为止，然后用去离子水洗涤至pH为7，干燥，研磨，所得粉末放入高温炉中，室温下以30℃/min的速率升温至450℃，在有氧的环境下焙烧6h制得介孔一维二氧化硅纳米纤维。
经测试，本实施例所制备的介孔一维二氧化硅纳米纤维比表面积为611.97m2·g-1，孔容量0.7936cm3·g-1，平均孔径5.187nm，平均直径40nm，长径比12-15。
实施例2
将海泡石置于2mol/L的盐酸溶液中(固液比1g：40mL)，于60℃条件下搅拌4小时，冷却至室温，经过滤，洗涤，干燥，研磨，得到酸化海泡石粉末。
向100g去离子水中加入4g十六烷基三甲基溴化铵，溶解后加入5g上述制备的酸化海泡石粉末，混合均匀后调节pH至13，随后于80℃条件下搅拌8h，然后加入水热反应釜中于200℃水热反应96h，冷却至室温，经过滤，再用无水乙醇洗涤至滤液无气泡为止，然后用去离子水洗涤至pH为8，干燥，研磨，所得粉末放入高温炉中，室温下以5℃/min的速率升温至600℃，在无氧的环境下焙烧4h制得介孔一维二氧化硅纳米纤维。
经测试，本实施例所制备的介孔一维二氧化硅纳米纤维比表面积为605.20m2·g-1，孔容量0.9871cm3·g-1，平均孔径6.524nm，平均直径100nm，长径比8-12。
实施例3
将海泡石置于6mol/L的盐酸溶液中(固液比1g：50mL)，于80℃条件下搅拌4小时，冷却至室温，经过滤，洗涤，干燥，研磨，得到酸化海泡石粉末。
向100g去离子水中加入4g十六烷基三甲基溴化铵，溶解后加入2g上述制备的酸化海泡石粉末，混合均匀后调节pH至8，随后于60℃条件下搅拌2h，然后加入水热反应釜中于140℃水热反应24h，冷却至室温，经过滤，再用无水乙醇洗涤至滤液无气泡为止，然后用去离子水洗涤至pH为7，干燥，研磨，所得粉末放入高温炉中，室温下以15℃/min的速率升温至550℃，在有氧的环境下焙烧6h制得介孔一维二氧化硅纳米纤维。
经测试，本实施例所制备的介孔一维二氧化硅纳米纤维比表面积为227.96m2·g-1，孔容量0.8479cm3·g-1，平均孔径14.878nm，平均直径50nm，长径比8-15。
实施例4
将海泡石置于6mol/L的盐酸溶液中(固液比1g：40mL)，于80℃条件下搅拌4小时，冷却至室温，经过滤，洗涤，干燥，研磨，得到酸化海泡石粉末。
向100g去离子水中加入4g十六烷基三甲基溴化铵，溶解后加入5g上述制备的酸化海泡石粉末，混合均匀后调节pH至12，随后于60℃条件下搅拌4h，然后加入水热反应釜中于160℃水热反应24h，冷却至室温，经过滤，再用无水乙醇洗涤至滤液无气泡为止，然后用去离子水洗涤至pH为7，干燥，研磨，所得粉末放入高温炉中，室温下以15℃/min的速率升温至540℃，在有氧的环境下焙烧6h制得介孔一维二氧化硅纳米纤维。
经测试，本实施例所制备的介孔一维二氧化硅纳米纤维比表面积为885.09m2·g-1，孔容量0.8280cm3·g-1，平均孔径3.742nm，平均直径120nm，长径比8-10。
如图1所示为本实施例所制备的介孔一维二氧化硅纳米纤维的氮气吸附脱附曲线图，由图可知二氧化硅纳米纤维的孔结构为介孔六方相结构，合成的二氧化硅纳米纤维材料具有IV型等温线伴有H1型滞后环，是MCM-41典型的一维圆筒通道；材料的等温线在P/P0为0.3-0.4处有一个很明显的拐点，这对应于介孔中的毛细管凝结现象，与孔径的大小有关。P/P0在0.9以上，观察到的二氧化硅纳米纤维有轻微的磁滞回线，这与结构的孔隙度冷凝有关，说明材料具有很好的有序度。曲线末段的上升幅度与材料的孔隙结构有关，上升幅度较小说明材料具有非常有序的孔道结构，均匀的孔隙，并且粒度分布窄。
实施例5
将海泡石置于4mol/L的盐酸溶液中(固液比1g：40mL)，于80℃条件下搅拌4小时，冷却至室温，经过滤，洗涤，干燥，研磨，得到酸化海泡石粉末。
向100g去离子水中加入2g十六烷基三甲基溴化铵，溶解后加入2g上述制备的酸化海泡石粉末，混合均匀后调节pH至12，随后于60℃条件下搅拌2h，然后加入水热反应釜中于140℃水热反应24h，冷却至室温，经过滤，再用无水乙醇洗涤至滤液无气泡为止，然后用去离子水洗涤至pH为7，干燥，研磨，所得粉末放入高温炉中，室温下以15℃/min的速率升温至550℃，在有氧的环境下焙烧6h制得介孔一维二氧化硅纳米纤维。
经测试，本实施例所制备的介孔一维二氧化硅纳米纤维比表面积699.81m2·g-1，孔容量0.7331cm3·g-1，平均孔径4.190nm，平均直径70nm，长径比5-8。
如图2所示为本实施例所制备的介孔一维二氧化硅纳米纤维的透射电镜图，由图可看出二氧化硅纳米纤维具有均匀的介孔结构。

Claims (6)

1.一种高比表面积介孔一维二氧化硅纳米纤维的制备方法，其特征在于，步骤如下：
1)将海泡石按固液比1g:40～50mL置于盐酸溶液中，于60～80℃条件下搅拌2～4小时，冷却至室温，经过滤，洗涤，干燥，研磨，得到酸化海泡石粉末；
2)向去离子水中加入表面活性剂，溶解后加入步骤1)制备的酸化海泡石粉末，混合均匀后调节pH至8～13，随后于60～80℃条件下搅拌2～8h，然后加入水热反应釜中于100～200℃水热反应24～96h，冷却至室温，经过滤，洗涤，干燥，研磨，所得粉末再经焙烧制得高比表面积介孔一维二氧化硅纳米纤维。
2.根据权利要求1所述的高比表面积介孔一维二氧化硅纳米纤维的制备方法，其特征在于：步骤1)所述海泡石为纤维状，直径为50～150nm，长度为0.5～40μm，密度为1～2.6g·cm-3，比表面积为20～300m2·g-1。
3.根据权利要求1所述的高比表面积介孔一维二氧化硅纳米纤维的制备方法，其特征在于：步骤1)所述盐酸溶液浓度为2～6mol/L。
4.根据权利要求1所述的高比表面积介孔一维二氧化硅纳米纤维的制备方法，其特征在于：步骤2)所述去离子水、表面活性剂、酸化海泡石粉末质量比为：去离子水91.7～97.3％，表面活性剂0.8～3.8％，酸化海泡石粉末1.9～4.7％。
5.根据权利要求1所述的高比表面积介孔一维二氧化硅纳米纤维的制备方法，其特征在于：步骤2)所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵。
6.根据权利要求1所述的高比表面积介孔一维二氧化硅纳米纤维的制备方法，其特征在于：步骤2)所述焙烧工艺条件为:室温下以5～30℃/min的速率升温至450～600℃焙烧4～6h。
CN201510021715.XA 2015-01-16 2015-01-16 一种高比表面积介孔一维二氧化硅纳米纤维的制备方法 Pending CN104528743A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510021715.XA CN104528743A (zh) 2015-01-16 2015-01-16 一种高比表面积介孔一维二氧化硅纳米纤维的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510021715.XA CN104528743A (zh) 2015-01-16 2015-01-16 一种高比表面积介孔一维二氧化硅纳米纤维的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104528743A true CN104528743A (zh) 2015-04-22

Family

ID=52844438

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510021715.XA Pending CN104528743A (zh) 2015-01-16 2015-01-16 一种高比表面积介孔一维二氧化硅纳米纤维的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104528743A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105040089A (zh) * 2015-07-14 2015-11-11 江西理工大学 闭系耐酸耐压加热反应体系制备纳米石英多孔晶须工艺
CN106398652A (zh) * 2016-09-12 2017-02-15 中南大学 一种用于储热的载银二氧化硅纳米片及其制备方法
CN106745017A (zh) * 2016-12-28 2017-05-31 中南大学 一种骨架改性海泡石及其制备方法和在阻隔土壤重金属离子中的应用
CN113561584A (zh) * 2020-04-29 2021-10-29 吉林省峰海工贸有限公司 一种超低温灌封胶防火玻璃及其制备方法
CN115007125A (zh) * 2022-07-08 2022-09-06 湘潭大学 海泡石负载锰-铈复合型催化剂及其制备方法和应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1556033A (zh) * 2004-01-08 2004-12-22 上海交通大学 介孔二氧化硅纤维的制备方法
KR20110097252A (ko) * 2010-02-25 2011-08-31 이철태 단열성 나노분말이 단열체로부터 분리되지 않는 단열체 및 그 단열체의 제조방법
CN103318984A (zh) * 2013-07-01 2013-09-25 中国地质大学（武汉） 一种有机改性海泡石处理聚合物驱采油废水的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1556033A (zh) * 2004-01-08 2004-12-22 上海交通大学 介孔二氧化硅纤维的制备方法
KR20110097252A (ko) * 2010-02-25 2011-08-31 이철태 단열성 나노분말이 단열체로부터 분리되지 않는 단열체 및 그 단열체의 제조방법
CN103318984A (zh) * 2013-07-01 2013-09-25 中国地质大学（武汉） 一种有机改性海泡石处理聚合物驱采油废水的方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘长玲等: "碱性条件下介孔二氧化硅的制备", 《吉林化工学院学报》 *
杨荣杰等: "《聚合物纳米复合物加工、热行为与阻燃性能》", 30 September 2010, 科学出版社 *
翟学良等: "从海泡石制备纤维状硅胶及均分散Mg（OH）2", 《无机盐工业》 *
胡宏玖等: "《非石棉垫片复合材料设计与性能》", 31 March 2006, 上海大学出版社 *
金胜明等: "海泡石制备HMS和AISBA介孔分子筛的研究", 《物理化学学报》 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105040089A (zh) * 2015-07-14 2015-11-11 江西理工大学 闭系耐酸耐压加热反应体系制备纳米石英多孔晶须工艺
CN106398652A (zh) * 2016-09-12 2017-02-15 中南大学 一种用于储热的载银二氧化硅纳米片及其制备方法
CN106398652B (zh) * 2016-09-12 2019-08-02 中南大学 一种用于储热的载银二氧化硅纳米片及其制备方法
CN106745017A (zh) * 2016-12-28 2017-05-31 中南大学 一种骨架改性海泡石及其制备方法和在阻隔土壤重金属离子中的应用
CN106745017B (zh) * 2016-12-28 2019-11-05 中南大学 一种骨架改性海泡石及其制备方法和应用
CN113561584A (zh) * 2020-04-29 2021-10-29 吉林省峰海工贸有限公司 一种超低温灌封胶防火玻璃及其制备方法
CN113561584B (zh) * 2020-04-29 2023-02-28 吉林省峰海工贸有限公司 一种超低温灌封胶防火玻璃及其制备方法
CN115007125A (zh) * 2022-07-08 2022-09-06 湘潭大学 海泡石负载锰-铈复合型催化剂及其制备方法和应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104528743A (zh) 一种高比表面积介孔一维二氧化硅纳米纤维的制备方法
Shen et al. Facile one-pot synthesis of bimodal mesoporous carbon nitride and its function as a lipase immobilization support
CN103738969B (zh) 介孔二氧化硅及其制备方法
CN101857237B (zh) 一种调控制备介孔二氧化硅纳米棒的方法
CN102718205B (zh) 一种3维层次多孔碳的制备方法
CN103936660B (zh) 一种微米针状结构的n-甲基-2-苯基-3,4-富勒烯基吡咯烷的制备方法和应用
CN107824172B (zh) 一种表面富含缺陷位的纳米氧化铝载体的制备方法
CN110203938A (zh) 一种基于葡聚糖为模板剂制备多级孔二氧化硅超细粉体的方法及其应用
CN1315724C (zh) 一种介孔二氧化硅材料的制备方法
CN101492170A (zh) 一种介孔纳米氧化铝的制备方法
CN107583652A (zh) 一种介孔二氧化硅光催化网及制备方法
CN101264892A (zh) 一种双孔道介孔氧化硅空心球的制备方法
CN103951606B (zh) 一种微米树叶状结构的n-甲基-2-苯基-3,4-富勒烯基吡咯烷的制备方法和应用
CN102274737A (zh) 一种负载银纳米颗粒大孔材料的制备方法
CN101774533B (zh) 一种优先暴露｛111｝面的γ-氧化铝纳米管的制法
CN108355629A (zh) 一种均匀负载碳质颗粒的碳纳米纤维复合材料及其应用
CN104326484A (zh) 一种分子筛纳米管气凝胶及其制备方法
Song et al. Facile Route to Nanoporous NiO Structures from the α‐Ni (OH) 2/EG Precursor and Application in Water Treatment
Zhao et al. Scale-up preparation of organized mesoporous alumina in a rotating packed bed
CN101643217B (zh) 一种利用膨润土制备有序介孔材料的方法
CN1648044A (zh) 一种双介孔二氧化硅材料及其制备方法
CN106540746B (zh) 一种磺酸基功能化的有机二氧化硅纳米管的制备方法及其应用
CN101811001B (zh) 一种有机无机复合介孔膜的制备方法及其应用
CN109775704A (zh) 一种以燕麦为原料的掺氮多孔碳及其制备方法和应用
CN1608987A (zh) 一种球状窄粒径分布的介孔分子筛及制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20150422

RJ01 Rejection of invention patent application after publication