CN106517227B - 一种微波法快速制备短棒状的sba-15的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明将公开一种微波法快速制备短棒状SBA‑15的方法，将P123溶于一定量的1.5M的盐酸溶液中，38℃下，搅拌至澄清，P123和1.5M的盐酸质量比为1:30‑40；在溶液中慢慢滴加硅源，剧烈搅拌6‑8 min后，将混合液静置在38℃水浴中老化24 h，P123和硅源的质量比为1:2‑3；得到的白色反应产物，转到微波反应釜中20‑40℃，反应30min；进行冷却，抽滤，用水洗涤，在室温中干燥后得到白色粉末；在空气中以2℃/min升温至550℃经焙烧5 h，制得不同长度的短棒状SBA‑15。制备出的SBA‑15，分散性好，并具有高度有序的孔径，可以广泛应用于吸附分离、电化学传感器、催化剂载体和能量储存等方面。

Description

一种微波法快速制备短棒状的SBA-15的方法
技术领域
本发明涉及一种短棒状多孔分子筛（SBA-15）的快速制备方法。主要是指用微波法快速合成短棒状的SBA-15。
背景技术
近几十年来，多孔材料一直是材料科学的一个研究热点，多孔材料是一种由封闭的或者相互贯通孔洞构成的具有网络结构的材料。多孔材料根据它们的孔径尺寸大小可以分为三类：小于2 nm为微孔，如活性炭、沸石等；2~50 nm为介孔，如M41S系列、SBA-n系列等；大于50 nm为大孔，如陶瓷、多孔玻璃等。介孔材料由于它具有显著的功能化特征以及极好的热稳定性和化学稳定性，所以它在吸附分离、电化学传感器、催化剂载体和能量储存方面具有广泛的应用。
早在1971年有人已报道合成了有序介孔材料，直到1992年Mobil公司的研究者报道了用十六烷基三甲基胺盐作为模板，用溶胶－凝胶的方法制得了介孔M41S系列氧化硅材料，这样介孔材料的合成才引起人们的广泛关注，我们认为这才是介孔材料合成的真正开始。1998年赵东元课题组在酸性合成体系中使用嵌段共聚物（非离子表面活性剂)为模板，制得了规整有序且孔径较大的介孔分子筛SBA-15，带来介孔材料合成的突破性进展。
在典型的合成方法中，硅源与非离子型表面活性剂P123（即三嵌段聚醚类高分子化合物，分子式EO20PO70EO20，平均分子量为5800。）在溶液中自组装，得到长度为数十微米的棒状或纤维状形貌。通过调节反应参数， 如搅拌速度、酸的强弱、反应温度、无机盐、添加不同溶剂或表面活性剂等，可以实现对SBA-15形貌的控制，得到纤维状、球状、盘子状、面包圈状等形貌。然而, 对SBA-15长度可控却很难实现。而且，硅源与非离子型表面活性剂(P123)在溶液中自组装需要24小时或者48小时，反应时间过长。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明目的在于提出一种快速的方法合成短棒状SBA-15，以便节约合成时间以及将SBA-15作为模板便于填充其他物质。
一种微波法快速制备短棒状SBA-15的方法，其特征在于，是以非离子表面活性剂（P123）作为模板剂，选择不同的硅源，添加助剂，控制微波反应温度时间来控制SBA-15的形貌；
（1）将P123溶于一定量的1.5M的盐酸溶液中，38℃下，搅拌至澄清，P123和1.5M的盐酸质量比为1:30-40；
（2）然后在步骤（1）的溶液中慢慢滴加一定量的硅源，剧烈搅拌6-8 min后，将混合液静置在38℃水浴中老化24 h，P123和硅源的质量比为1:2-3；
（3）然后把步骤（2）得到的白色反应产物，转到微波反应釜中20-40℃，反应30min；
（4）将步骤（3）反应的产物，进行冷却，抽滤，用水洗涤，在室温中干燥后得到白色粉末；
（5）然后将步骤（4）反应的产物，在空气中以2℃/min升温至550℃经焙烧5 h，制得不同长度的短棒状SBA-15。
所选择的硅源为正硅酸四甲基酯，正硅酸四乙基酯，正硅酸四丙基酯，正硅酸四丁基酯中至少一种。
步骤（1）中还加入辅助溶剂丙三醇及烷基链碳数大于4的醇类、醚类，络合剂乙二胺，四氢呋喃，烷类等，与硅源的质量比为1:0.5-5。
步骤（1）中还添加辅助表面活性剂：阳离子表面活性剂，阴离子表面活性剂，非离子表面活性剂，其加入量为模板剂0-0.5倍。
步骤（1）中添加的无机酸为盐酸、硫酸、磷酸中的一种。
微波反应时间为10min-60min。
微波反应温度为20℃-80℃。
制备出的SBA-15，分散性好，并具有高度有序的孔径，可以广泛应用于吸附分离、电化学传感器、催化剂载体和能量储存等方面。
附图说明
图1是实施实例1扫描电镜图；
图2是实施实例2扫描电镜图；
图3是实施实例3扫描电镜图。
具体实施方法
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1：
38℃下，将1.8 g P123加入到69 g浓度为1.5M的HCl溶液中，待P123完全溶解后，然后慢慢滴加3.87 g TEOS，剧烈搅拌6-8 min后，将混合液静置在38℃水浴中24 h，随后用微波反应器20℃反应30min。经冷却，抽滤，水洗，干燥后得到白色粉末，然后在空气中以2℃/min升温至550℃焙烧5 h。
扫描电镜显示六方结构的SBA-15，平均长度为820nm，小于1um。结果如图1所示.
实施例2：
38℃下，将1.8 g P123加入到69 g浓度为1.5M的HCl溶液中，待P123完全溶解后，然后慢慢滴加3.87 g TEOS，剧烈搅拌6-8 min后，将混合液静置在38℃水浴中24 h，随后用微波反应器30℃反应30min。经冷却，抽滤，水洗，干燥后得到白色粉末，然后在空气中以2℃/min升温至550℃焙烧5 h。
扫描电镜显示六方结构的SBA-15，平均长度为860nm，小于1um。结果如图2所示。
实施例3：
38℃下，将1.8 g P123加入到69 g浓度为1.5M的HCl溶液中，待P123完全溶解后，然后慢慢滴加3.87 g TEOS，剧烈搅拌6-8 min后，将混合液静置在38℃水浴中24 h，随后用微波反应器40℃反应30min。经冷却，抽滤，水洗，干燥后得到白色粉末，然后在空气中以2℃/min升温至550℃焙烧5 h。
扫描电镜显示六方结构的SBA-15，平均长度为900nm，小于1um。结果如图3所示。

Claims (1)

1.一种微波法快速制备短棒状SBA-15的方法，其特征在于，是以非离子表面活性剂P123作为模板剂，选择不同的硅源，添加助剂，控制微波反应温度时间来控制SBA-15的形貌；
（1）将P123溶于一定量的1.5M的盐酸溶液中，38℃下，搅拌至澄清，P123和1.5M的盐酸质量比为1:30-40；
（2）然后在步骤（1）的溶液中慢慢滴加一定量的硅源，剧烈搅拌6-8 min后，将混合液静置在38℃水浴中老化24 h，P123和硅源的质量比为1:2-3；
（3）然后把步骤（2）得到的白色反应产物，转到微波反应釜中20-40℃，反应30min；
（4）将步骤（3）反应的产物，进行冷却，抽滤，用水洗涤，在室温中干燥后得到白色粉末；
（5）然后将步骤（4）反应的产物，在空气中以2℃/min升温至550℃经焙烧5 h，制得不同长度的短棒状SBA-15；
所选择的硅源为正硅酸四甲基酯，正硅酸四乙基酯，正硅酸四丙基酯，正硅酸四丁基酯中至少一种；
步骤（1）中还加入辅助溶剂：丙三醇、烷基链碳数大于4的醇类或醚类、乙二胺、四氢呋喃，与硅源的质量比为1:0.5-5；
步骤（1）中还添加辅助表面活性剂：阳离子表面活性剂，阴离子表面活性剂，非离子表面活性剂，其加入量为模板剂0-0.5倍；
微波反应时间为10min-60min；
微波反应温度为20℃-80℃。
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