CN107001859B - 使用有机二氧化硅（organosilica）材料的涂布方法及其用途 - Google Patents

使用有机二氧化硅（organosilica）材料的涂布方法及其用途 Download PDF

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    • B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
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    • B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
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    • B01J31/0274—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides containing elements other than those covered by B01J31/0201 - B01J31/0255 containing silicon
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    • B01J31/124—Silicones or siloxanes or comprising such units
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    • B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J35/64—Pore diameter
    • B01J35/647—2-50 nm
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    • B01J37/0201—Impregnation
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    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0236—Drying, e.g. preparing a suspension, adding a soluble salt and drying
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
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    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
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    • B01J37/036—Precipitation; Co-precipitation to form a gel or a cogel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/24—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials for applying particular liquids or other fluent materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B37/00—Compounds having molecular sieve properties but not having base-exchange properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
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    • C07C7/00—Purification; Separation; Use of additives
    • C07C7/12—Purification; Separation; Use of additives by adsorption, i.e. purification or separation of hydrocarbons with the aid of solids, e.g. with ion-exchangers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F7/00—Compounds containing elements of Groups 4 or 14 of the Periodic Table
    • C07F7/02—Silicon compounds
    • C07F7/08—Compounds having one or more C—Si linkages
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    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F7/00—Compounds containing elements of Groups 4 or 14 of the Periodic Table
    • C07F7/02—Silicon compounds
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F7/00—Compounds containing elements of Groups 4 or 14 of the Periodic Table
    • C07F7/02—Silicon compounds
    • C07F7/08—Compounds having one or more C—Si linkages
    • C07F7/0803—Compounds with Si-C or Si-Si linkages
    • C07F7/081—Compounds with Si-C or Si-Si linkages comprising at least one atom selected from the elements N, O, halogen, S, Se or Te
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00—Processes of polymerisation
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    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00—Processes of polymerisation
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    • C08F2/42—Polymerisation using regulators, e.g. chain terminating agents, e.g. telomerisation using short-stopping agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F36/00—Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds
    • C08F36/02—Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds the radical having only two carbon-to-carbon double bonds
    • C08F36/04—Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds the radical having only two carbon-to-carbon double bonds conjugated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F36/00—Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds
    • C08F36/02—Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds the radical having only two carbon-to-carbon double bonds
    • C08F36/20—Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds the radical having only two carbon-to-carbon double bonds unconjugated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/04—Polysiloxanes
    • C08G77/22—Polysiloxanes containing silicon bound to organic groups containing atoms other than carbon, hydrogen and oxygen
    • C08G77/26—Polysiloxanes containing silicon bound to organic groups containing atoms other than carbon, hydrogen and oxygen nitrogen-containing groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/60—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule in which all the silicon atoms are connected by linkages other than oxygen atoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/28—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof by elimination of a liquid phase from a macromolecular composition or article, e.g. drying of coagulum
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C09D7/60—Additives non-macromolecular
    • C09D7/61—Additives non-macromolecular inorganic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C09D7/60—Additives non-macromolecular
    • C09D7/63—Additives non-macromolecular organic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G25/00—Refining of hydrocarbon oils in the absence of hydrogen, with solid sorbents
    • C10G25/003—Specific sorbent material, not covered by C10G25/02 or C10G25/03
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G31/00—Refining of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by methods not otherwise provided for
    • C10G31/09—Refining of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by methods not otherwise provided for by filtration
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
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    • C10G45/60—Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds to change the structural skeleton of some of the hydrocarbon content without cracking the other hydrocarbons present, e.g. lowering pour point; Selective hydrocracking of normal paraffins characterised by the catalyst used
    • C10G45/64—Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds to change the structural skeleton of some of the hydrocarbon content without cracking the other hydrocarbons present, e.g. lowering pour point; Selective hydrocracking of normal paraffins characterised by the catalyst used containing crystalline alumino-silicates, e.g. molecular sieves
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    • C10G47/00—Cracking of hydrocarbon oils, in the presence of hydrogen or hydrogen- generating compounds, to obtain lower boiling fractions
    • C10G47/02—Cracking of hydrocarbon oils, in the presence of hydrogen or hydrogen- generating compounds, to obtain lower boiling fractions characterised by the catalyst used
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    • C10G50/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from lower carbon number hydrocarbons, e.g. by oligomerisation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
    • C10K1/32—Purifying combustible gases containing carbon monoxide with selectively adsorptive solids, e.g. active carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L3/00—Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
    • C10L3/06—Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
    • C10L3/10—Working-up natural gas or synthetic natural gas
    • C10L3/101—Removal of contaminants
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    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M101/00—Lubricating compositions characterised by the base-material being a mineral or fatty oil
    • C10M101/02—Petroleum fractions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/56—After-treatment
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2220/00—Aspects relating to sorbent materials
    • B01J2220/80—Aspects related to sorbents specially adapted for preparative, analytical or investigative chromatography
    • B01J2220/86—Sorbents applied to inner surfaces of columns or capillaries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2231/00—Catalytic reactions performed with catalysts classified in B01J31/00
    • B01J2231/60—Reduction reactions, e.g. hydrogenation
    • B01J2231/64—Reductions in general of organic substrates, e.g. hydride reductions or hydrogenations
    • B01J2231/641—Hydrogenation of organic substrates, i.e. H2 or H-transfer hydrogenations, e.g. Fischer-Tropsch processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2231/00—Catalytic reactions performed with catalysts classified in B01J31/00
    • B01J2231/60—Reduction reactions, e.g. hydrogenation
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    • B01J2231/641—Hydrogenation of organic substrates, i.e. H2 or H-transfer hydrogenations, e.g. Fischer-Tropsch processes
    • B01J2231/646—Hydrogenation of organic substrates, i.e. H2 or H-transfer hydrogenations, e.g. Fischer-Tropsch processes of aromatic or heteroaromatic rings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D2518/00—Other type of polymers
    • B05D2518/10—Silicon-containing polymers
    • B05D2518/12—Ceramic precursors (polysiloxanes, polysilazanes)
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    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
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    • C08F4/60—Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors selected from light metals, zinc, cadmium, mercury, copper, silver, gold, boron, gallium, indium, thallium, rare earths or actinides together with refractory metals, iron group metals, platinum group metals, manganese, rhenium technetium or compounds thereof
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2383/00—Characterised by the use of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Derivatives of such polymers
    • C08J2383/16—Characterised by the use of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Derivatives of such polymers in which all the silicon atoms are connected by linkages other than oxygen atoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
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Abstract

提供用包括吸附剂材料和粘合剂的涂料涂布基底的方法，所述粘合剂包含有机二氧化硅材料，其是包含式[Z3Z4SiCH2]3(I)的独立单元的聚合物，其中各Z3代表羟基、C1–C4烷氧基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子且各Z4代表羟基、C1–C4烷氧基、C1–C4烷基、键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子。还提供气体分离方法。

Description

使用有机二氧化硅（organosilica）材料的涂布方法及其用途
发明领域
本发明涉及使用有机二氧化硅材料作为粘合剂涂布吸附剂材料的方法以及气体和液体分离的方法。
发明背景
气体分离在许多工业中对从气体料流中除去不合意污染物和对实现所需气体组成是重要的。例如，来自许多气田的天然气可含有显著量的H2O、 SO2、H2S、CO2、N2、硫醇和/或重质烃，在将天然气运往市场之前必须以各种程度将它们脱除。优选从天然气中除去尽可能多的酸性气体(例如H2S 和CO2)以留下甲烷作为回收的组分。甲烷回收率的少量提高可带来工艺经济性的显著改进，也有助于防止不想要的资源损失。希望在除去有害杂质时回收大于80体积％，优选大于90体积％的甲烷。
另外，合成气体(合成气)在可用于燃料、化学和电力应用之前通常要求除去和分离各种组分，因为所有这些应用都具有工艺要求的合成气的确切组成规范。合成气在制成时可含有至少CO和H2。合成气中的其它分子组分可以是CH4、CO2、H2S、H2O、N2及其组合。该气体中的次要(或痕量)组分可包括烃、NH3、NOx等及其组合。在几乎所有应用中，在其可使用之前通常应从合成气中除去大部分H2S，并在许多应用中除去大量 CO2是合意的。
使用固体吸附材料如活性炭或多孔固体氧化物如氧化铝、二氧化硅- 氧化铝、二氧化硅或结晶沸石的吸附性气体分离技术是各种工业中常见的。可通过平衡或动力学机制实现吸附分离。大多数工艺通过气体混合物的平衡吸附运行，其中吸附选择性主要基于一种或多种物类的差异性平衡吸收 (基于如吸附剂的孔径之类的参数)。基于动力学的分离涉及气体混合物的不同组分的扩散速率差异并且尽管平衡吸附参数类似也能够分离不同物类。
吸附分离法可使用吸附剂微粒的填充床或结构化吸附床，如整料，其为单块形式或具有多个通道或室的挤出物，如蜂窝结构化整料形式。为了制备用于气体分离法的结构化吸附床(例如整料)，可以用吸附剂材料(例如沸石)涂布这些床。但是，难以实现均匀吸附剂涂布以及在用于气体分离法，如变压吸附(PSA)(其中高气体速度会造成吸附剂涂层劣化)的过程中保持涂层的完整性。因此，需要产生可在各种分离法中始终保持物理完整性的均匀吸附剂涂层的涂布吸附剂材料的方法。
多孔无机固体已作为用于工业用途的分离介质发挥巨大的效用。特别地，由于它们的均匀和可调孔隙、高表面积和大孔隙体积，具有介孔的周期性排列的介孔材料，如二氧化硅和氧化铝是用于吸附和分离工艺的有吸引力的材料。此类介孔材料已知具有大的比表面积(例如1000m2/g)和大孔隙体积(例如1cm3/g)。由于这些原因，这样的介孔材料能使分子快速扩散到孔隙中。因此，这样的介孔材料可用作大容量吸附剂。另外，这样的介孔有机二氧化硅可与其它吸附剂材料(例如沸石)一起用作粘合剂以形成用于分离工艺的吸附剂涂层。
但是，可用作吸附剂和/或粘合剂的介孔有机二氧化硅传统上通过倍半硅氧烷前体在结构导向剂、致孔剂(porogen)和/或骨架元素存在下的自组装形成。前体可水解并围绕结构导向剂缩合。由于平行排列的中尺度通道的周期性阵列的存在，这些材料已被称作周期性介孔有机硅酸盐(PMOs)。例如，Landskron,K.等人[Science,302:266-269(2003)]报道了1,3,5-三[二乙氧基硅杂]环己烷[(EtO)2SiCH2]3在碱和结构导向剂溴化十六烷基三甲基铵存在下的自组装来形成PMOs，其是具有周期性介孔骨架的桥连有机二氧化硅，由SiO3R或SiO2R2结构单元构成，其中R是桥连有机基团。在PMOs 中，有机基团可均匀分布在孔隙壁中。美国专利公开No.2012/0059181报道了由1,1,3,3,5,5六乙氧基-1,3,5三甲硅烷基环己烷在NaAlO2和碱存在下形成的结晶杂化有机-无机硅酸盐的制备。美国专利申请公开No.2007/003492报道了由1,1,3,3,5,5六乙氧基-1,3,5三甲硅烷基环己烷在丙二醇单甲基醚存在下形成的组合物的制备。
但是，在有机二氧化硅材料的制备中使用结构导向剂如表面活性剂需要复杂的能量密集方法在该制备过程结束时除去结构导向剂。例如，除废水处置步骤外还需要煅烧和相关成本以处置结构导向剂。这限制了该方法为工业应用而规模化的能力。
因此，需要使用可通过可以在不存在结构导向剂、致孔剂或表面活性剂的情况下实施的方法制成的有机二氧化硅材料涂布用于气体分离工艺的吸附剂材料的改进的方法。
发明概述
已经发现，可以用吸附剂材料和有机二氧化硅材料粘合剂成功涂布基底而不需要结构导向剂、致孔剂或表面活性剂。
因此，在一个方面中，本发明的实施方案提供一种涂布基底的方法，所述方法包括：将至少一种式[Z1Z2SiCH2]3(Ia)的化合物添加到实质上不含结构导向剂或致孔剂的水性混合物中以形成溶液，其中各Z1代表羟基、 C1–C4烷氧基或键合到另一化合物的硅原子上的氧原子且各Z2代表羟基、 C1–C4烷氧基、C1–C4烷基或键合到另一化合物的硅原子上的氧原子；将吸附剂材料添加到所述溶液中以形成浆料；将所述浆料涂布到基底上；老化所述浆料；和干燥所述浆料以获得包含所述吸附剂材料和含有机二氧化硅材料的粘合剂的涂层，所述有机二氧化硅材料是包含式[Z3Z4SiCH2]3(I)的独立单元的聚合物，其中各Z3代表羟基、C1–C4烷氧基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子且各Z4代表羟基、C1–C4烷氧基、 C1–C4烷基、键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子。
在另一方面中，本发明的实施方案提供根据本文所述的方法制成的有机二氧化硅材料涂布的基底。
在另一方面中，本发明的实施方案提供一种气体分离法，其包括使包含CH4和选自CO2、H2O、H2S、NOx和SOx的至少一种污染物的气体混合物与如本文所述的有机二氧化硅材料涂布的基底接触。
其它实施方案，包括上文概述的实施方案的具体方面，从下列详述更加清晰。
附图简述
图1a例示了在毛细管柱上的涂层1的横截面的扫描电子显微镜 (SEM)图像。
图1b例示了在毛细管柱上的涂层1的横截面的更放大视图的SEM图像。
图2a例示了在毛细管柱上的涂层2的横截面的SEM图像。
图2b例示了在毛细管柱上的涂层2的横截面的更放大视图的SEM图像。
图3a例示了在毛细管柱上的涂层3的横截面的SEM图像。
图3b例示了在毛细管柱上的涂层3的横截面的更放大视图的SEM图像。
图4a例示了在毛细管柱上的涂层4的横截面的SEM图像。
图4b例示了在毛细管柱上的涂层4的横截面的更放大视图的SEM图像。
图5a例示了在毛细管柱上的涂层5的横截面的SEM图像。
图5b例示了在毛细管柱上的涂层5的横截面的另一视图的SEM图像。
图5c例示了在毛细管柱上的涂层5的横截面的另一视图的SEM图像。
图5d例示了在毛细管柱上的涂层5的横截面的更放大视图的SEM图像。
图6a例示了在毛细管柱上的涂层6的横截面的SEM图像。
图6b例示了在毛细管柱上的涂层6的横截面的更放大视图的SEM图像。
图7a例示了在毛细管柱上的涂层7的更放大视图的SEM图像。
图7b例示了在毛细管柱上的涂层7的另一更放大视图的SEM图像。
图7c例示了在毛细管上的涂层7的横截面的SEM。
图7d例示了在毛细管柱上的涂层7的横截面的更放大视图的SEM图像。
图7e例示了在毛细管柱上的涂层7的横截面的另一更放大视图的 SEM图像。
图8a例示了在毛细管柱上的涂层8的横截面的SEM图像。
图8b例示了在毛细管柱上的涂层8的横截面的更放大视图的SEM图像。
图9a(上行)例示了在毛细管柱上的涂层9的横截面的SEM图像。
图9b(下行)例示了与上方图9a中的各图像相关的在毛细管柱上的涂层9的横截面的更放大视图的SEM图像。
图10a和10b例示了在高速N2吹扫前在毛细管柱上的涂层2的横截面的SEM图像。
图10c和10d例示了在高速N2吹扫后在毛细管柱上的涂层2的横截面的SEM图像。
图11a和11b例示了在高速N2吹扫前在毛细管柱上的涂层3的横截面的SEM图像。
图11c和11d例示了在高速N2吹扫后在毛细管柱上的涂层3的横截面的SEM图像。
图12a–12f例示了在高速N2吹扫后在毛细管柱上的对比涂层A的横截面视图的SEM图像。
图13a例示了在SiO2/Si晶片上的涂层10的顶视图的SEM图像。
图13b例示了在SiO2/Si晶片上的涂层10的更放大顶视图的SEM图像。
图13c例示了在SiO2/Si晶片上的涂层10的横截面的SEM图像。
图13c例示了在SiO2/Si晶片上的涂层10的横截面的更放大顶视图的 SEM图像。
图14a–14f例示了在整料表面上的涂层11的视图的SEM图像。
图15例示了用于测试使用在毛细管柱上的涂层1从气体料流中除去水蒸气的试验装置的示意图。
图16例示了使用在毛细管柱上的涂层1在600psig下将气体料流脱水的PSA周期的结果。
图17例示了使用在毛细管柱上的涂层1在200psig下将气体料流脱水的PSA周期的结果。
发明详述
在本发明的各个方面中，提供涂布基底的方法、有机二氧化硅材料涂布的基底和使用该有机二氧化硅材料涂布的基底的气体分离法。
I.定义
对本发明及其权利要求书而言，周期表各族的编号方案依据IUPAC 元素周期表。
在本文中的“A和/或B”之类的短语中所用的术语“和/或”意在包括“A和B”、“A或B”、“A”以及“B”。
术语“取代基”、“残基(radical)”、“基团”和“结构部分”可互换使用。
除非另行规定，如本文所用的术语“Cn”是指每分子具有n个碳原子的烃，其中n是正整数。
除非另行规定，如本文所用的术语“烃”是指含有键合到碳上的氢的一类化合物，并涵盖(i)饱和烃化合物，(ii)不饱和烃化合物，和(iii)烃化合物(饱和和/或不饱和)的混合物，包括具有不同n值的烃化合物的混合物。
除非另行规定，如本文所用的术语“烷基”是指具有1至12个碳原子的饱和烃基(即C1–C12烷基)，特别是1至8个碳原子(即C1–C8烷基)，特别是1至6个碳原子(即C1–C6烷基)，特别是1至4个碳原子(即C1–C4烷基)。烷基的实例包括，但不限于，甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、癸基等。烷基可以是直链、支化或环状的。“烷基”意在包括烷基的所有结构异构形式。例如，本文所用的丙基包括正丙基和异丙基；丁基包括正丁基、仲丁基、异丁基和叔丁基等。本文所用的“C1烷基”是指甲基(–CH3)、“C2烷基”是指乙基(–CH2CH3)，“C3烷基”是指丙基(–CH2CH2CH3)，“C4烷基”是指丁基(例如–CH2CH2CH2CH3、–(CH3)CHCH2CH3、–CH2CH(CH3)2等)。此外，本文所用的“Me”是指甲基，且“Et”是指乙基，“i-Pr”是指异丙基，“t-Bu”是指叔丁基，且“Np”是指新戊基。
除非另行规定，如本文所用的术语“亚烷基”是指含有1至12个碳原子(即C1–C12亚烷基)长度的二价烷基结构部分，并且是指该亚烷基结构部分在烷基单元的两端连接到分子的其余部分上。例如，亚烷基包括，但不限于，–CH2–、–CH2CH2–、–CH(CH3)CH2–、–CH2CH2CH2–等。亚烷基可以是直链或支化的。
除非另行规定，如本文所用的术语“含氮烷基”是指其中烷基中的一个或多个碳原子被氮原子或具有2至10个碳原子的含氮环烃(即含氮环状 C2-C10烃)，特别具有2至5个碳原子的含氮环烃(即含氮环状C2-C5烃)，特别具有2至5个碳原子的含氮环烃(即含氮环状C2-C5烃)取代的如本文中定义的烷基。含氮环烃可具有一个或多个氮原子。氮原子可任选被一个或两个C1–C6烷基取代。该含氮烷基可具有1至12个碳原子(即C1–C12含氮烷基)，特别是1至10个碳原子(即C1–C10含氮烷基)，特别是2 至10个碳原子(即C2–C10含氮烷基)，特别是3至10个碳原子(即C3–C10含氮烷基)，特别是3至8个碳原子(即C1–C10含氮烷基)。含氮烷基的实例包括，但不限于，
除非另行规定，如本文所用的术语“含氮亚烷基”是指其中烷基中的一个或多个碳原子被氮原子取代的如本文中定义的亚烷基。氮原子可任选被一个或两个C1–C6烷基取代。含氮亚烷基可具有1至12个碳原子(即 C1–C12含氮亚烷基)，特别是2至10个碳原子(即C2–C10含氮亚烷基)，特别是3至10个碳原子(即C3–C10含氮亚烷基)，特别是4至10个碳原子(即C4–C10含氮亚烷基)，特别是3至8个碳原子(即C3–C8含氮烷基)。含氮亚烷基的实例包括，但不限于
除非另行规定，如本文所用的术语“烯基”是指具有2至12个碳原子 (即C2–C12烯基)，特别是2至8个碳原子(即C2–C8烯基)，特别是2 至6个碳原子(即C2–C6烯基)并具有一个或多个(例如2、3等)碳-碳双键的不饱和烃基。烯基可以是直链、支化或环状的。烯基的实例包括，但不限于乙烯基、2-丙烯基、3-丙烯基、1,4-戊二烯基、1,4-丁二烯基、1- 丁烯基、2-丁烯基和3-丁烯基。“烯基”意在包括烯基的所有结构异构形式。例如，丁烯基包括1,4-丁二烯基、1-丁烯基、2-丁烯基和3-丁烯基等。
除非另行规定，如本文所用的术语“亚烯基”是指含有2至大约12 个碳原子(即C2–C12亚烯基)长度的二价烯基结构部分，并且是指该亚烷基结构部分在烷基单元的两端连接到分子的其余部分上。例如，亚烯基包括，但不限于，–CH＝CH–、–CH＝CHCH2–、–CH＝CH＝CH–、–CH2CH2CH＝CHCH2–等、–CH2CH2–、–CH(CH3)CH2–、–CH2CH2CH2–等。亚烯基可以是直链或支化的。
除非另行规定，如本文所用的术语“炔基”是指具有2至12个碳原子 (即C2–C12炔基)，特别是2至8个碳原子(即C2–C8炔基)，特别是2 至6个碳原子(即C2–C6炔基)并具有一个或多个(例如2、3等)碳-碳三键的不饱和烃基。炔基可以是直链、支化或环状的。炔基的实例包括，但不限于乙炔基、1-丙炔基、2-丁炔基和1,3-丁二炔基。“炔基”意在包括炔基的所有结构异构形式。例如，丁炔基包括2-丁炔基和1,3-丁二炔基，且丙炔基包括1-丙炔基和2-丙炔基(炔丙基)。
除非另行规定，如本文所用的术语“亚炔基”是指含有2至大约12 个碳原子(即C2–C12亚炔基)长度的二价炔基结构部分，并且是指该亚炔基结构部分在烷基单元的两端连接到该分子的其余部分上。例如，亚炔基包括，但不限于，–C≡C–、–C≡CCH2–、–C≡CCH2C≡C–、–CH2CH2C≡CCH2–等、–CH2CH2–、–CH(CH3)CH2–、–CH2CH2CH2–等。亚炔基可以是直链或支化的。
除非另行规定，如本文所用的术语“烷氧基”是指含有1至大约10 个碳原子的--O--烷基。该烷氧基可以是直链或支化链。非限制性实例包括甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、异丁氧基、叔丁氧基、戊氧基和己氧基。“C1烷氧基”是指甲氧基，“C2烷氧基”是指乙氧基，“C3烷氧基”是指丙氧基，“C4烷氧基”是指丁氧基。此外，本文所用的“OMe”是指甲氧基，“OEt”是指乙氧基。
除非另行规定，如本文所用的术语“芳烃”是指具有离域共轭π体系并具有5至20个碳原子(芳族C5-C20烃)，特别是5至12个碳原子(芳族C5-C12烃)，特别是5至10个碳原子(芳族C5-C12烃)的不饱和环烃。示例性芳烃包括，但不限于苯、甲苯、二甲苯、均三甲苯、乙苯、枯烯、萘、甲基萘、二甲基萘、乙基萘、acenaphthalene、蒽、菲、tetraphene、 naphthacene、苯并蒽、荧蒽、芘、苯并菲等及其组合。另外，芳烃可包含一个或多个杂原子。杂原子的实例包括，但不限于，氮、氧和/或硫。具有一个或多个杂原子的芳烃包括，但不限于呋喃、苯并呋喃、噻吩、苯并噻吩、噁唑、噻唑等及其组合。芳烃可包含单环、双环、三环和/或多环的环(在一些实施方案中，至少单环的环、仅单环和双环的环、或仅单环的环)并可以是稠环。
除非另行规定，如本文所用的术语“芳基”是指任何含有6至14个碳环原子的单环或多环的环化碳基团，其中至少一个环是芳烃。芳基的实例包括，但不限于苯基、萘基、吡啶基和吲哚基。
除非另行规定，如本文所用的术语“芳烷基”是指被芳基取代的烷基。该烷基可以是C1-C10烷基，特别是C1-C6，特别是C1-C4烷基，特别是C1-C3烷基。芳烷基的实例包括，但不限于苯甲基、苯乙基和萘甲基。该芳烷基可包含一个或多个杂原子并被称作“杂芳烷基”。杂原子的实例包括，但不限于，氮(即含氮杂芳烷基)、氧(即含氧杂芳烷基)和/或硫(即含硫杂芳烷基)。杂芳烷基的实例包括，但不限于，吡啶基乙基、吲哚基甲基、呋喃基乙基和喹啉基丙基。
除非另行规定，如本文所用的术语“杂环”是指含有4至20个碳环原子并含有一个或多个杂原子的完全饱和、部分饱和或不饱和或多环的环化碳基团。杂原子的实例包括，但不限于，氮(即含氮杂环)、氧(即含氧杂环)和/或硫(即含硫杂环)。杂环基团的实例包括，但不限于，噻吩基、呋喃基、吡咯基、哌嗪基、吡啶基、苯并噁唑基、喹啉基、咪唑基、吡咯烷基和哌啶基。
除非另行规定，如本文所用的术语“杂环烷基”是指被杂环基团取代的烷基。该烷基可以是C1-C10烷基，特别是C1-C6，特别是C1-C4烷基，特别是C1-C3烷基。杂环烷基的实例包括，但不限于噻吩基甲基、呋喃基乙基、吡咯基甲基、哌嗪基乙基、吡啶基甲基、苯并噁唑基乙基、喹啉基丙基和咪唑基丙基。
本文所用的术语“羟基”是指–OH基团。
本文所用的术语“介孔”是指具有直径在大约2nm至大约50nm范围内的孔隙的固体材料。
本文所用的术语“有机二氧化硅”是指包含一个或多个键合到两个或更多个Si原子上的有机基团的有机硅氧烷化合物。
本文所用的术语“硅烷醇”是指Si–OH基团。
本文所用的术语“硅烷醇含量”是指化合物中Si–OH基团的百分比并可通过标准方法，如NMR计算。
本文所用的术语“结构导向剂”、“SDA”和/或“致孔剂”是指添加到合成介质中以助于和/或引导构成有机二氧化硅材料骨架的结构单元的聚合和/或缩聚和/或组织的一种或多种化合物。此外，“致孔剂”被理解为是能在所得有机二氧化硅材料骨架中形成空隙或孔隙的化合物。本文所用的术语“结构导向剂”包括术语“模板剂”和“模板”并与其同义和可互换。
除非另行规定，如本文所用的术语“吸附”包括物理吸附、化学吸附和缩合到固体材料上及其组合。
II.涂布基底的方法
本发明涉及涂布基底的方法，所述方法包括：
(a)将至少一种式[Z1Z2SiCH2]3(Ia)的化合物添加到实质上不含结构导向剂或致孔剂的水性混合物中以形成溶液，其中各Z1代表羟基、C1–C4烷氧基或键合到另一化合物的硅原子上的氧原子且各Z2代表羟基、C1–C4烷氧基、C1–C4烷基或键合到另一化合物的硅原子上的氧原子；
(b)将吸附剂材料添加到所述溶液中以形成浆料；
(c)将所述浆料涂布到基底上；
(d)老化所述浆料；和
(e)干燥所述浆料以获得包含所述吸附剂材料和含有机二氧化硅材料的粘合剂的涂层，所述有机二氧化硅材料是包含式[Z3Z4SiCH2]3(I)的独立单元的聚合物，其中各Z3代表羟基、C1–C4烷氧基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子且各Z4代表羟基、C1–C4烷氧基、 C1–C4烷基、键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子。
除非另行规定，如本文所用的“键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子”是指该氧原子可以有利地替代另一单元的硅原子上的结构部分(特别是含氧结构部分，如羟基、烷氧基等)(如果存在的话) 或基底的活性位点上的结构部分(特别是含氧结构部分，如羟基、烷氧基等)(如果存在的话)，因此氧原子可直接连向另一单元的硅原子，由此例如经由Si–O–Si键连接这两个单元，或氧原子可直接键合到基底上的活性位点上，由此将该单元连接到基底上。除非另行规定，如本文所用的“连向另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的键”是指该键可以有利地替代另一单元的硅原子上的结构部分(特别是含氧结构部分，如羟基、烷氧基等)(如果存在的话)或基底的活性位点上的结构部分(特别是含氧结构部分，如羟基、烷氧基等)(如果存在的话)，因此可能存在直接连向另一单元的硅原子的键，由此例如经由Si–O–Si键连接这两个单元，或直接连向基底上的活性位点的键，由此将该单元连接到基底上。为清楚起见，在这种键合情形中，“另一单元”可以是相同类型的单元或不同类型的单元。基底上的活性位点可包括，但不限于Ti原子、Si原子、Zr原子及其组合。任何金属氧化物表面可以是活性位点。附加地或替代性地，在本文中理解的是，除氧外的其它杂原子(例如N、S)可将该聚合物的Si原子桥连到基底的活性位点上。
II.A.水性混合物
水性混合物实质上不含添加的结构导向剂和/或不含添加的致孔剂。
如本文所用，“不含添加的结构导向剂”和“不含添加的致孔剂”是指(i)在有机二氧化硅材料的合成中不存在有助于和/或引导构成有机二氧化硅材料的骨架的结构单元的聚合和/或缩聚和/或组织的组分；或(ii)此类组分以次要或不显著或可忽略不计的量存在于有机二氧化硅材料的合成中因此该组分不能被说成有助于和/或引导构成有机二氧化硅材料的骨架的结构单元的聚合和/或缩聚和/或组织。此外，“不含添加的结构导向剂”与“不含添加的模板”和“不含添加的模板剂”同义。
1.结构导向剂
结构导向剂的实例可包括，但不限于，非离子表面活性剂、离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、硅表面活性剂、两性表面活性剂、聚环氧烷表面活性剂、含氟表面活性剂、胶体晶体、聚合物、超支化分子、星形分子、大分子、树枝状聚合物及其组合。附加地或替代性地，表面导向剂可包含或是泊洛沙姆(Poloxamers)、三嵌段聚合物、四烷基铵盐、非离子聚氧乙烯烷基、Gemini表面活性剂或它们的混合物。四烷基铵盐的实例可包括，但不限于，卤化十六烷基三甲基铵，如氯化十六烷基三甲基铵 (CTAC)、溴化十六烷基三甲基铵(CTAB)和氯化十八烷基三甲基铵。附加地或替代性地，其它示例性的表面导向剂可包括氯化十六烷基三甲基铵和/或溴化十六烷基吡啶鎓。
泊洛沙姆是环氧乙烷和环氧丙烷的嵌段共聚物，更特别是非离子三嵌段共聚物，其由聚氧丙烯(聚(环氧丙烷))中心疏水链和两个聚氧乙烯(聚 (环氧乙烷))亲水侧链构成。具体地，术语“泊洛沙姆”是指具有式 HO(C2H4))a(C3H6O)b(C2H4O)aH的聚合物，其中"a"和"b"分别是指聚氧乙烯和聚氧丙烯单元的数目。泊洛沙姆也以商品名例如 123和F127为人所知。另一三嵌段聚合物是B50-6600。
非离子聚氧乙烯烷基醚以商品名例如56、58、 76、78为人所知。Gemini表面活性剂是每分子具有至少两个疏水基团和至少一个或任选两个亲水基团的化合物。
2.致孔剂
致孔剂材料能够在有机二氧化硅材料中形成结构域、离散区、空隙和/ 或孔隙。本文所用的致孔剂不包括水。致孔剂的一个实例是嵌段共聚物(例如双嵌段聚合物)。聚合物致孔剂的实例可包括，但不限于，聚乙烯基芳烃，如聚苯乙烯、聚乙烯基吡啶、氢化聚乙烯基芳烃、聚丙烯腈、聚环氧烷，如聚环氧乙烷和聚环氧丙烷，聚乙烯、聚乳酸、聚硅氧烷、聚己内酯、聚己内酰胺、聚氨酯、聚甲基丙烯酸酯，如聚甲基丙烯酸甲酯或聚甲基丙烯酸，聚丙烯酸酯，如聚丙烯酸甲酯和聚丙烯酸，聚二烯，如聚丁二烯和聚异戊二烯，聚氯乙烯、聚缩醛和胺封端的环氧烷，及其组合。
附加地或替代性地，致孔剂可以是热塑性均聚物和无规(而非嵌段) 共聚物。本文所用的“均聚物”是指包含来自单一单体的重复单元的化合物。合适的热塑性材料可包括，但不限于，聚苯乙烯的均聚物或共聚物、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚丁二烯、聚异戊二烯、聚苯醚、聚环氧丙烷、聚环氧乙烷、聚(二甲基硅氧烷)、聚四氢呋喃、聚乙烯、聚环己基乙烯、聚乙基噁唑啉、聚乙烯基吡啶、聚己内酯、聚乳酸、这些材料的共聚物和这些材料的混合物。聚苯乙烯的实例包括，但不限于阴离子聚合聚苯乙烯、间规立构聚苯乙烯、未取代和取代的聚苯乙烯(例如聚(α-甲基苯乙烯))。该热塑性材料在性质上可以是直链、支化、超支化、树枝状或星形的。
附加地或替代性地，致孔剂可以是溶剂。溶剂的实例可包括，但不限于，酮(例如环己酮、环戊酮、2-庚酮、环庚酮、环辛酮、环己基吡咯烷酮、甲基异丁基酮、甲乙酮、丙酮)、碳酸酯化合物(例如碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯)、杂环化合物(例如3-甲基-2-噁唑烷酮、二甲基咪唑烷酮、 N-甲基吡咯烷酮、吡啶)、环醚(例如二氧杂环己烷、四氢呋喃)、链醚 (例如二乙醚、乙二醇二甲基醚、丙二醇二甲基醚、四乙二醇二甲基醚、聚乙二醇二甲基醚、乙二醇单甲基醚、乙二醇单乙基醚、丙二醇单甲基醚 (PGME)、三乙二醇单丁基醚、丙二醇单丙基醚、三乙二醇单甲基醚、二乙二醇乙基醚、二乙二醇甲基醚、二丙二醇甲基醚、二丙二醇二甲基醚、丙二醇苯基醚、三丙二醇甲基醚)、醇(例如甲醇、乙醇)、多元醇(例如乙二醇、丙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、甘油、二丙二醇)、腈化合物 (例如乙腈、戊二腈、甲氧基乙腈、丙腈、苄腈)、酯(例如乙酸乙酯、乙酸丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、甲氧基丙酸甲酯、乙氧基丙酸乙酯、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、丙酮酸丙酯、乙酸2-甲氧基乙酯、乙二醇单乙基醚乙酸酯、丙二醇单甲基醚乙酸酯(PGMEA)、丁内酯、磷酸酯、膦酸酯)、非质子极性物质(例如二甲亚砜、环丁砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺)、非极性溶剂(例如甲苯、二甲苯、均三甲苯)、氯基溶剂(例如二氯甲烷、二氯乙烷)、苯、二氯苯、萘、二苯基醚、二异丙基苯、三乙胺、苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯、苯甲酸丁酯、单甲基醚乙酸酯、羟基醚，如二苄基醚、二甘醇二甲醚、三甘醇二甲醚及其混合物。
3.碱/酸
在各实施方案中，本文提供的方法中所用的水性混合物可包含碱和/ 或酸。
在水性混合物包含碱的某些实施方案中，水性混合物可具有下述范围内的pH：大约8至大约15、大约8至大约14.5、大约8至大约14、大约 8至大约13.5、大约8至大约13、大约8至大约12.5、大约8至大约12、大约8至大约11.5、大约8至大约11、大约8至大约10.5、大约8至大约10、大约8至大约9.5、大约8至大约9、大约8至大约8.5、大约8.5至大约15、大约8.5至大约14.5、大约8.5至大约14、大约8.5至大约13.5、大约8.5至大约13、大约8.5至大约12.5、大约8.5至大约12、大约8.5 至大约11.5、大约8.5至大约11、大约8.5至大约10.5、大约8.5至大约 10、大约8.5至大约9.5、大约8.5至大约9、大约9至大约15、大约9至大约14.5、大约9至大约14、大约9至大约13.5、大约9至大约13、大约 9至大约12.5、大约9至大约12、大约9至大约11.5、大约9至大约11、大约9至大约10.5、大约9至大约10、大约9至大约9.5、大约9.5至大约 15、大约9.5至大约14.5、大约9.5至大约14、大约9.5至大约13.5、大约 9.5至大约13、大约9.5至大约12.5、大约9.5至大约12、大约9.5至大约 11.5、大约9.5至大约11、大约9.5至大约10.5、大约9.5至大约10、大约 10至大约15、大约10至大约14.5、大约10至大约14、大约10至大约13.5、大约10至大约13、大约10至大约12.5、大约10至大约12、大约10至大约11.5、大约10至大约11、大约10至大约10.5、大约10.5至大约15、大约10.5至大约14.5、大约10.5至大约14、大约10.5至大约13.5、大约 10.5至大约13、大约10.5至大约12.5、大约10.5至大约12、大约10.5至大约11.5、大约10.5至大约11、大约11至大约15、大约11至大约14.5、大约11至大约14、大约11至大约13.5、大约11至大约13、大约11至大约12.5、大约11至大约12、大约11至大约11.5、大约11.5至大约15、大约11.5至大约14.5、大约11.5至大约14、大约11.5至大约13.5、大约 11.5至大约13、大约11.5至大约12.5、大约11.5至大约12、大约12至大约15、大约12至大约14.5、大约12至大约14、大约12至大约13.5、大约12至大约13、大约12至大约12.5、大约12.5至大约15、大约12.5至大约14.5、大约12.5至大约14、大约12.5至大约13.5、大约12.5至大约 13、大约12.5至大约15、大约12.5至大约14.5、大约12.5至大约14、大约12.5至大约13.5、大约12.5至大约13、大约13至大约15、大约13至大约14.5、大约13至大约14、大约13至大约13.5、大约13.5至大约15、大约13.5至大约14.5、大约13.5至大约14、大约14至大约15、大约14 至大约14.5、和大约14.5至大约15。
在包含碱的特定实施方案中，pH可以为大约9至大约15、大约9至大约14、或大约8至大约14。
示例性的碱可包括，但不限于，氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、吡啶、吡咯、哌嗪、吡咯烷、哌啶、甲基吡啶、单乙醇胺、二乙醇胺、二甲基单乙醇胺、单甲基二乙醇胺、三乙醇胺、二氮杂双环辛烷、二氮杂双环壬烷、二氮杂双环十一烯、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、氨、氢氧化铵、甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、戊胺、己胺、辛胺、壬胺、癸胺、N,N-二甲胺、N,N-二乙胺、N,N-二丙胺、 N,N-二丁胺、三甲胺、三乙胺、三丙胺、三丁胺、环己基胺、三甲基imidine、 1-氨基-3-甲基丁烷、二甲基甘氨酸、3-氨基-3-甲基胺等。这些碱可以单独或组合使用。在一个特定实施方案中，该碱可包含或是氢氧化钠和/或氢氧化铵。
在水性混合物包含酸的某些实施方案中，水性混合物可具有下述范围的pH：大约0.01至大约6.0、大约0.01至大约5、大约0.01至大约4、大约0.01至大约3、大约0.01至大约2、大约0.01至大约1、大约0.1至大约6.0、大约0.1至大约5.5、大约0.1至大约5.0、大约0.1至大约4.8、大约0.1至大约4.5、大约0.1至大约4.2、大约0.1至大约4.0、大约0.1至大约3.8、大约0.1至大约3.5、大约0.1至大约3.2、大约0.1至大约3.0、大约0.1至大约2.8、大约0.1至大约2.5、大约0.1至大约2.2、大约0.1至大约2.0、大约0.1至大约1.8、大约0.1至大约1.5、大约0.1至大约1.2、大约0.1至大约1.0、大约0.1至大约0.8、大约0.1至大约0.5、大约0.1至大约0.2、大约0.2至大约6.0、大约0.2至大约5.5、大约0.2至大约5、大约 0.2至大约4.8、大约0.2至大约4.5、大约0.2至大约4.2、大约0.2至大约 4.0、大约0.2至大约3.8、大约0.2至大约3.5、大约0.2至大约3.2、大约 0.2至大约3.0、大约0.2至大约2.8、大约0.2至大约2.5、大约0.2至大约 2.2、大约0.2至大约2.0、大约0.2至大约1.8、大约0.2至大约1.5、大约 0.2至大约1.2、大约0.2至大约1.0、大约0.2至大约0.8、大约0.2至大约 0.5、大约0.5至大约6.0、大约0.5至大约5.5、大约0.5至大约5、大约0.5 至大约4.8、大约0.5至大约4.5、大约0.5至大约4.2、大约0.5至大约4.0、大约0.5至大约3.8、大约0.5至大约3.5、大约0.5至大约3.2、大约0.5 至大约3.0、大约0.5至大约2.8、大约0.5至大约2.5、大约0.5至大约2.2、大约0.5至大约2.0、大约0.5至大约1.8、大约0.5至大约1.5、大约0.5 至大约1.2、大约0.5至大约1.0、大约0.5至大约0.8、大约0.8至大约6.0、大约0.8至大约5.5、大约0.8至大约5、大约0.8至大约4.8、大约0.8至大约4.5、大约0.8至大约4.2、大约0.8至大约4.0、大约0.8至大约3.8、大约0.8至大约3.5、大约0.8至大约3.2、大约0.8至大约3.0、大约0.8 至大约2.8、大约0.8至大约2.5、大约0.8至大约2.2、大约0.8至大约2.0、大约0.8至大约1.8、大约0.8至大约1.5、大约0.8至大约1.2、大约0.8 至大约1.0、大约1.0至大约6.0、大约1.0至大约5.5、大约1.0至大约5.0、大约1.0至大约4.8、大约1.0至大约4.5、大约1.0至大约4.2、大约1.0 至大约4.0、大约1.0至大约3.8、大约1.0至大约3.5、大约1.0至大约3.2、大约1.0至大约3.0、大约1.0至大约2.8、大约1.0至大约2.5、大约1.0 至大约2.2、大约1.0至大约2.0、大约1.0至大约1.8、大约1.0至大约1.5、大约1.0至大约1.2、大约1.2至大约6.0、大约1.2至大约5.5、大约1.2 至大约5.0、大约1.2至大约4.8、大约1.2至大约4.5、大约1.2至大约4.2、大约1.2至大约4.0、大约1.2至大约3.8、大约1.2至大约3.5、大约1.2 至大约3.2、大约1.2至大约3.0、大约1.2至大约2.8、大约1.2至大约2.5、大约1.2至大约2.2、大约1.2至大约2.0、大约1.2至大约1.8、大约1.2 至大约1.5、大约1.5至大约6.0、大约1.5至大约5.5、大约1.5至大约5.0、大约1.5至大约4.8、大约1.5至大约4.5、大约1.5至大约4.2、大约1.5 至大约4.0、大约1.5至大约3.8、大约1.5至大约3.5、大约1.5至大约3.2、大约1.5至大约3.0、大约1.5至大约2.8、大约1.5至大约2.5、大约1.5 至大约2.2、大约1.5至大约2.0、大约1.5至大约1.8、大约1.8至大约6.0、大约1.8至大约5.5、大约1.8至大约5.0、大约1.8至大约4.8、大约1.8至大约4.5、大约1.8至大约4.2、大约1.8至大约4.0、大约1.8至大约3.8、大约1.8至大约3.5、大约1.8至大约3.2、大约1.8至大约3.0、大约1.8 至大约2.8、大约1.8至大约2.5、大约1.8至大约2.2、大约1.8至大约2.0、大约2.0至大约6.0、大约2.0至大约5.5、大约2.0至大约5.0、大约2.0 至大约4.8、大约2.0至大约4.5、大约2.0至大约4.2、大约2.0至大约4.0、大约2.0至大约3.8、大约2.0至大约3.5、大约2.0至大约3.2、大约2.0 至大约3.0、大约2.0至大约2.8、大约2.0至大约2.5、大约2.0至大约2.2、大约2.2至大约6.0、大约2.2至大约5.5、大约2.2至大约5.0、大约2.2 至大约4.8、大约2.2至大约4.5、大约2.2至大约4.2、大约2.2至大约4.0、大约2.2至大约3.8、大约2.2至大约3.5、大约2.2至大约3.2、大约2.2 至大约3.0、大约2.2至大约2.8、大约2.2至大约2.5、大约2.5至大约6.0、大约2.5至大约5.5、大约2.5至大约5.0、大约2.5至大约4.8、大约2.5 至大约4.5、大约2.5至大约4.2、大约2.5至大约4.0、大约2.5至大约3.8、大约2.5至大约3.5、大约2.5至大约3.2、大约2.5至大约3.0、大约2.5至大约2.8、大约2.8至大约6.0、大约2.8至大约5.5、大约2.8至大约5.0、大约2.8至大约4.8、大约2.8至大约4.5、大约2.8至大约4.2、大约2.8 至大约4.0、大约2.8至大约3.8、大约2.8至大约3.5、大约2.8至大约3.2、大约2.8至大约3.0、大约3.0至大约6.0、大约3.5至大约5.5、大约3.0 至大约5.0、大约3.0至大约4.8、大约3.0至大约4.5、大约3.0至大约4.2、大约3.0至大约4.0、大约3.0至大约3.8、大约3.0至大约3.5、大约3.0 至大约3.2、大约3.2至大约6.0、大约3.2至大约5.5、大约3.2至大约5、大约3.2至大约4.8、大约3.2至大约4.5、大约3.2至大约4.2、大约3.2 至大约4.0、大约3.2至大约3.8、大约3.2至大约3.5、大约3.5至大约6.0、大约3.5至大约5.5、大约3.5至大约5、大约3.5至大约4.8、大约3.5至大约4.5、大约3.5至大约4.2、大约3.5至大约4.0、大约3.5至大约3.8、大约3.8至大约5、大约3.8至大约4.8、大约3.8至大约4.5、大约3.8至大约4.2、大约3.8至大约4.0、大约4.0至大约6.0、大约4.0至大约5.5、大约4.0至大约5、大约4.0至大约4.8、大约4.0至大约4.5、大约4.0至大约4.2、大约4.2至大约5、大约4.2至大约4.8、大约4.2至大约4.5、大约4.5至大约5、大约4.5至大约4.8、或大约4.8至大约5。
在包含酸的特定实施方案中，pH可以为大约0.01至大约6.0、大约0.2 至大约6.0、大约0.2至大约5.0、或大约0.2至大约4.5。
示例性的酸可包括，但不限于，无机酸，如盐酸、硝酸、硫酸、氢氟酸、磷酸、硼酸和草酸；和有机酸，如乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、草酸、马来酸、甲基丙二酸、己二酸、癸二酸、没食子酸、丁酸、苯六甲酸、花生四烯酸、莽草酸、2-乙基己酸、油酸、硬脂酸、亚油酸、亚麻酸、水杨酸、苯甲酸、对氨基-苯甲酸、对甲苯磺酸、苯磺酸、单氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、三氟乙酸、甲酸、丙二酸、磺酸、邻苯二甲酸、富马酸、柠檬酸、酒石酸、琥珀酸、衣康酸、中康酸、柠康酸、苹果酸、戊二酸的水解产物、马来酸酐的水解产物、邻苯二甲酸酐的水解产物等。这些酸可以单独或组合使用。在一个特定实施方案中，该酸可包含或是盐酸。
II.B.式(Ia)的化合物
本文提供的方法包括将至少一种式[Z1Z2SiCH2]3(Ia)的化合物添加到水性混合物中以形成溶液的步骤，其中各Z1可以是羟基、C1-C4烷氧基或键合到另一化合物的硅原子上的氧原子且各Z2可以是羟基、C1-C4烷氧基或C1-C4烷基或键合到另一化合物的硅原子上的氧原子。
除非另行规定，如本文所用的“连向另一化合物的硅原子的键”是指该键可以有利地替代另一化合物的硅原子上的结构部分(特别是含氧结构部分，如羟基、烷氧基等)(如果存在的话)，因此可能存在直接连向另一化合物的硅原子的键，由此例如经由Si–O–Si键连接这两种化合物。除非另行规定，如本文所用的“键合到另一化合物的硅原子上的氧原子”是指该氧原子可以有利地替代另一化合物的硅原子上的结构部分(特别是含氧结构部分，如羟基)(如果存在的话)，因此该氧原子可直接键合到另一化合物的硅原子上，由此例如经由Si–O–Si键连接这两种化合物。为清楚起见，在这些键合情形中，“另一化合物”可以是相同类型的化合物或不同类型的化合物。
在一个实施方案中，各Z1可以是羟基。
附加地或替代性地，各Z1可包含C1-C3烷氧基或甲氧基或乙氧基。
附加地或替代性地，各Z1可以是羟基或C1-C2烷氧基。
附加地或替代性地，各Z1可以是键合到另一化合物的硅原子上的氧原子。
附加地或替代性地，各Z1可以是羟基、C1-C2烷氧基或键合到另一化合物的硅原子上的氧原子。
附加地或替代性地，各Z2可以是羟基。
附加地或替代性地，各Z2可包含C1-C4烷氧基、C1-C3烷氧基或甲氧基或乙氧基。附加地或替代性地，各Z2可包含甲基、乙基或丙基，如甲基或乙基。
附加地或替代性地，各Z2可以是羟基、C1-C2烷氧基或C1-C2烷基。
附加地或替代性地，各Z1可以是键合到另一化合物的硅原子上的氧原子。
附加地或替代性地，各Z2可以是羟基、C1-C2烷氧基、C1-C2烷基或键合到另一化合物的硅原子上的氧原子。
附加地或替代性地，各Z1可以是羟基、C1-C2烷氧基或键合到另一化合物的硅原子上的氧原子且各Z2可以是羟基、C1-C2烷氧基、C1-C2烷基或键合到另一化合物的硅原子上的氧原子。
附加地或替代性地，各Z1可以是C1-C2烷氧基且各Z2可以是C1-C2烷氧基或C1-C2烷基。
附加地或替代性地，各Z1可以是羟基、甲氧基、乙氧基或键合到另一化合物的硅原子上的氧原子且各Z2可以是甲基或乙基。
在一个特定实施方案中，各Z1和各Z2可以是乙氧基，因此与式(Ia) 对应的化合物可以是1,1,3,3,5,5-六乙氧基-1,3,5-三硅杂环己烷 [(EtO)2SiCH2]3。
在一个特定实施方案中，各Z1可以是乙氧基且各Z2可以是甲基，因此与式(Ia)对应的化合物可以是1,3,5-三甲基-1,3,5-三乙氧基-1,3,5-三硅杂环己烷[EtOCH3SiCH2]3。
在各方面中，可以将多于一种式(Ia)的化合物(例如相同或不同化合物) 添加到水性混合物中以形成溶液。例如，可以将[(EtO)2SiCH2]3和 [EtOCH3SiCH2]3都添加到水性混合物中以形成溶液。
在各方面中，可以将多于一种式(Ia)的化合物(例如相同或不同化合物) 添加到水性混合物中以形成溶液。例如，可以将[(EtO)2SiCH2]3和 [EtOCH3SiCH2]3都添加到水性混合物中以形成溶液。
当使用多于一种式(Ia)的化合物时，各化合物可以以多种多样的摩尔比使用。例如，如果使用两种式(Ia)的化合物，各化合物的摩尔比可以在1:99 至99:1范围内变化，如10:90至90:10。如实施例和本说明书的描述通过本方法制成的有机二氧化硅的性质的章节中进一步解释，不同的式(Ia)的化合物的使用能够定制通过本发明的方法制成的有机二氧化硅材料的性质。
II.C.式(II)的化合物
在附加实施方案中，本文提供的方法可进一步包括该水溶液中加入式R1OR2R3R4Si(II)的化合物，其中各R1可以是氢原子、C1-C6烷基或连向另一化合物的硅原子的键，且R2、R3和R4各自独立地可选自氢原子、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、含氮C1-C10烷基、含氮杂芳烷基、含氮任选取代的杂环烷基和键合到另一化合物的硅原子上的氧原子。
在一个实施方案中，R1可以是氢原子。
附加地或替代性地，各R1可以是C1-C5烷基、C1-C4烷基、C1-C3烷基、 C1-C2烷基或甲基。特别地，各R1可以是甲基或乙基。
附加地或替代性地，各R1可以是连向另一化合物的硅原子的键。
附加地或替代性地，R2、R3和R4可以各自独立地为C1-C5烷基、C1-C4烷基、C1-C3烷基、C1-C2烷基或甲基。
附加地或替代性地，各R1可以是C1-C2烷基且R2、R3和R4可以各自独立地为C1-C2烷基。
附加地或替代性地，R2、R3和R4可以各自独立地为C1-C5烷氧基、 C1-C4烷氧基、C1-C3烷氧基、C1-C2烷氧基或甲氧基。
附加地或替代性地，各R1可以是C1-C2烷基且R2、R3和R4可以各自独立地为C1-C2烷氧基。
附加地或替代性地，各R1可以是C1-C2烷基且R2、R3和R4可以各自独立地为C1-C2烷基或C1-C2烷氧基。
附加地或替代性地，R2、R3和R4可以各自独立地为含氮C1-C9烷基、含氮C1-C8烷基、含氮C1-C7烷基、含氮C1-C6烷基、含氮C1-C5烷基、含氮C1-C4烷基、含氮C1-C3烷基、含氮C1-C2烷基或甲胺。特别地，R2、 R3和R4可以各自独立地为含氮C2-C10烷基、含氮C3-C10烷基、含氮C3-C9烷基或含氮C3-C8烷基。上述含氮烷基可具有一个或多个氮原子(例如2、 3等)。含氮C1-C10烷基的实例包括，但不限于，
附加地或替代性地，各R1可以是C1-C2烷基且R2、R3和R4可以各自独立地为含氮C3-C8烷基。
附加地或替代性地，各R1可以是C1-C2烷基且R2、R3和R4可以各自独立地为C1-C2烷基、C1-C2烷氧基或含氮C3-C8烷基。
附加地或替代性地，R2、R3和R4可以各自独立地为含氮杂芳烷基。含氮杂芳烷基可以是含氮C4-C12杂芳烷基、含氮C4-C10杂芳烷基或含氮 C4-C8杂芳烷基。含氮杂芳烷基的实例包括但不限于吡啶基乙基、吡啶基丙基、吡啶基甲基、吲哚基甲基、吡嗪基乙基和吡嗪基丙基。上述含氮杂芳烷基可具有一个或多个氮原子(例如2、3等)。
附加地或替代性地，各R1可以是C1-C2烷基且R2、R3和R4可以各自独立地为含氮杂芳烷基。
附加地或替代性地，各R1可以是C1-C2烷基且R2、R3和R4可以各自独立地为C1-C2烷基、C1-C2烷氧基、含氮C3-C8烷基或含氮杂芳烷基。
附加地或替代性地，R2、R3和R4可以各自独立地为含氮杂环烷基，其中该杂环烷基可任选被C1-C6烷基，特别是C1-C4烷基取代。该含氮杂环烷基可以是含氮C4-C12杂环烷基、含氮C4-C10杂环烷基或含氮C4-C8杂环烷基。含氮杂环烷基的实例包括但不限于哌嗪基乙基、哌嗪基丙基、哌啶基乙基、哌啶基丙基。上述含氮杂环烷基可具有一个或多个氮原子(例如2、3等)。
附加地或替代性地，各R1可以是C1-C2烷基且R2、R3和R4可以各自独立地为含氮任选取代的杂环烷基。
附加地或替代性地，各R1可以是C1-C2烷基且R2、R3和R4可以各自独立地为C1-C2烷基、C1-C2烷氧基、含氮C3-C8烷基、含氮杂芳烷基或含氮任选取代的杂环烷基。
附加地或替代性地，R2、R3和R4可以各自独立地为键合到另一化合物的硅原子上的氧原子。
附加地或替代性地，各R1可以是氢原子、C1-C2烷基或连向另一化合物的硅原子的键且R2、R3和R4可以各自独立地为C1-C2烷基、C1-C2烷氧基、含氮C3-C10烷基、含氮C4-C10杂芳烷基、含氮任选取代的C4-C10杂环烷基或键合到另一化合物的硅原子上的氧原子。
附加地或替代性地，各R1可以是C1-C2烷基且R2、R3和R4可以各自独立地为C1-C2烷基、C1-C2烷氧基、含氮C3-C10烷基、含氮C4-C10杂芳烷基或含氮任选取代的C4-C10杂环烷基。
在一个特定实施方案中，各R1可以是乙基且各R2、R3和R4可以是乙氧基，因此与式(II)对应的化合物可以是原硅酸四乙酯(TEOS)((EtO)4Si)。
在另一特定实施方案中，各R1可以是乙基，各R2可以是甲基且各R3和R4可以是乙氧基，因此与式(II)对应的化合物可以是甲基三乙氧基硅烷 (MTES)((EtO)3CH3Si)。
在另一特定实施方案中，各R1可以是乙基，各R2和R3可以是乙氧基且各R4可以是因此与式(II)对应的化合物可以是(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷(H2N(CH2)3(EtO)3Si)。
在另一特定实施方案中，各R1可以是甲基，各R2和R3可以是甲氧基且各R4可以是因此与式(II)对应的化合物可以是(N,N-二甲基氨基丙基)三甲氧基硅烷(((CH3)2N(CH2)3)(MeO)3Si)。
在另一特定实施方案中，各R1可以是乙基，各R2和R3可以是乙氧基且各R4可以是因此与式(II)对应的化合物可以是 (N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷((H2N(CH2)2NH(CH2)3)- (EtO)2Si)。
在另一特定实施方案中，各R1可以是乙基，各R2和R3可以是乙氧基且各R4可以是因此与式(II)对应的化合物可以是4-甲基-1-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)-哌嗪。
在另一特定实施方案中，各R1可以是乙基，各R2和R3可以是乙氧基且各R4可以是因此与式(II)对应的化合物可以是4-(2-(三乙氧基甲硅烷基)乙基)吡啶。
在另一特定实施方案中，各R1可以是乙基，各R2和R3可以是乙氧基且R4可以是因此与式(II)对应的化合物可以是1-(3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基)-4,5-二氢-1H-咪唑。
式(Ia)的化合物与式(II)的化合物的摩尔比可以在宽范围内变动，如大约99:1至大约1:99、大约1:5至大约5:1、大约4:1至大约1:4或大约3:2 至大约2:3。例如，式(Ia)的化合物与式(II)的化合物的摩尔比可以为大约 4:1至1:4或大约2.5:1至大约1:2.5、大约2:1至大约1:2，如大约1.5:1至大约1.5:1。
II.D.式(III)的化合物
在附加实施方案中，本文提供的方法可进一步包括向水溶液中加入式 Z5Z6Z7Si-R-Si Z5Z6Z7(III)的化合物，其中各Z5可以独立地为羟基、C1-C4烷氧基或键合到另一化合物的硅原子上的氧原子；各Z6和Z7可以独立地为羟基、C1-C4烷氧基、C1-C4烷基或键合到另一化合物的硅原子上的氧原子；且各R可选自C1-C8亚烷基、C2-C8亚烯基、C2-C8亚炔基、含氮C1-C10亚烷基、任选取代的C6-C20芳烷基和任选取代的C4-C20杂环烷基。
在一个实施方案中，各Z5可以是羟基。
附加地或替代性地，各Z5可以是C1-C3烷氧基、C1-C2烷氧基或甲氧基。
附加地或替代性地，各Z5可以是键合到另一化合物的硅原子上的氧原子。
附加地或替代性地，各Z6和Z7可以独立地为羟基。
附加地或替代性地，各Z6和Z7可以独立地为C1-C3烷氧基、C1-C2烷氧基或甲氧基。
附加地或替代性地，各Z5可以是C1-C2烷氧基且各Z6和Z7可以独立地为C1-C2烷氧基。
附加地或替代性地，各Z6和Z7可以独立地为C1-C3烷基、C1-C2烷基或甲基。
附加地或替代性地，各Z5可以是C1-C2烷氧基且各Z6和Z7可以独立地为C1-C2烷基。
附加地或替代性地，各Z6和Z7可以独立地为键合到另一化合物的硅原子上的氧原子。
附加地或替代性地，各Z5可以是羟基、C1-C2烷氧基或键合到另一化合物的硅原子上的氧原子且各Z6和Z7可以独立地为羟基、C1-C2烷氧基、 C1-C2烷基或键合到另一化合物的硅原子上的氧原子。
附加地或替代性地，各Z5可以是C1-C2烷氧基且各Z6和Z7可以独立地为C1-C2烷氧基或C1-C2烷基。
附加地或替代性地，各R可以是C1-C7亚烷基、C1-C6亚烷基、C1-C5亚烷基、C1-C4亚烷基、C1-C3亚烷基、C1-C2亚烷基或–CH2–。
附加地或替代性地，各Z5可以是C1-C2烷氧基；各Z6和Z7可以独立地为C1-C2烷氧基或C1-C2烷基；且各R可以是C1-C2亚烷基。
附加地或替代性地，各R可以是C2-C7亚烯基、C1-C6亚烯基、C2-C5亚烯基、C2-C4亚烯基、C2-C3亚烯基或–CH＝CH–。
附加地或替代性地，各Z5可以是C1-C2烷氧基；各Z6和Z7可以独立地为C1-C2烷氧基或C1-C2烷基；且各R可以是C1-C2亚烯基。
附加地或替代性地，各Z5可以是C1-C2烷氧基；各Z6和Z7可以独立地为C1-C2烷氧基或C1-C2烷基；且各R可以是C1-C2亚烷基或C1-C2亚烯基。
附加地或替代性地，各R可以是C2-C7亚炔基、C1-C6亚炔基、C2-C5亚炔基、C2-C4亚炔基、C2-C3亚炔基或–C≡C–。
附加地或替代性地，各Z5可以是C1-C2烷氧基；各Z6和Z7可以独立地为C1-C2烷氧基或C1-C2烷基；且各R可以是C2-C4亚炔基。
附加地或替代性地，各Z5可以是C1-C2烷氧基；各Z6和Z7可以独立地为C1-C2烷氧基或C1-C2烷基；且各R可以是C2-C4亚烷基、C2-C4亚烯基或C2-C4亚炔基。
附加地或替代性地，各R可以是含氮C2-C10亚烷基、含氮C3-C10亚烷基、含氮C4-C10亚烷基、含氮C4-C9亚烷基、含氮C4-C8亚烷基或含氮 C3-C8亚烷基。上述含氮亚烷基可具有一个或多个氮原子(例如2、3等)。含氮亚烷基的实例包括，但不限于，
附加地或替代性地，各Z5可以是C1-C2烷氧基；各Z6和Z7可以独立地为C1-C2烷氧基或C1-C2烷基；且各R可以是含氮C4-C10亚烷基。
附加地或替代性地，各Z5可以是C1-C2烷氧基；各Z6和Z7可以独立地为C1-C2烷氧基或C1-C2烷基；且各R可以是C2-C4亚烷基、C2-C4亚烯基、C2-C4亚炔基或含氮C4-C10亚烷基。
附加地或替代性地，各R可以是任选取代的C6-C20芳烷基、任选取代的C6-C14芳烷基或任选取代的C6-C10芳烷基。C6-C20芳烷基的实例包括，但不限于，苯甲基、苯乙基和萘甲基。该芳烷基可任选被C1-C6烷基，特别是C1-C4烷基取代。
附加地或替代性地，各Z5可以是C1-C2烷氧基；各Z6和Z7可以独立地为C1-C2烷氧基或C1-C2烷基；且各R可以是任选取代的C6-C10芳烷基。
附加地或替代性地，各Z5可以是C1-C2烷氧基；各Z6和Z7可以独立地为C1-C2烷氧基或C1-C2烷基；且各R可以是C2-C4亚烷基、C2-C4亚烯基、C2-C4亚炔基、含氮C4-C10亚烷基或任选取代的C6-C10芳烷基。
附加地或替代性地，各R可以是任选取代的C4-C20杂环烷基、任选取代的C4-C16杂环烷基、任选取代的C4-C12杂环烷基或任选取代的C4-C10杂环烷基。C4-C20杂环烷基的实例包括，但不限于，噻吩基甲基、呋喃基乙基、吡咯基甲基、哌嗪基乙基、吡啶基甲基、苯并噁唑基乙基、喹啉基丙基和咪唑基丙基。该杂环烷基可任选被C1-C6烷基，特别是C1-C4烷基取代。
附加地或替代性地，各Z5可以是C1-C2烷氧基；各Z6和Z7可以独立地为C1-C2烷氧基或C1-C2烷基；且各R可以是任选取代的C4-C12杂环烷基。
附加地或替代性地，各Z5可以是羟基、C1-C2烷氧基或键合到另一化合物的硅原子上的氧原子；各Z6和Z7可以独立地为羟基、C1-C2烷氧基或 C1-C2烷基或键合到另一化合物的硅原子上的氧原子；且各R可以是C2-C4亚烷基、C2-C4亚烯基、C2-C4亚炔基、含氮C4-C10亚烷基、任选取代的 C6-C10芳烷基或任选取代的C4-C12杂环烷基。
附加地或替代性地，各Z5可以是C1-C2烷氧基；各Z6和Z7可以独立地为C1-C2烷氧基或C1-C2烷基；且各R可以是C2-C4亚烷基、C2-C4亚烯基、C2-C4亚炔基、含氮C4-C10亚烷基、任选取代的C6-C10芳烷基或任选取代的C4-C12杂环烷基。
在一个特定实施方案中，各Z5和Z6可以是乙氧基，各Z7可以是甲基且各R可以是–CH2CH2–，因此与式(III)对应的化合物可以是1,2-双(甲基二乙氧基甲硅烷基)乙烷(CH3(EtO)2Si-CH2CH2-Si(EtO)2CH3)。
在一个特定实施方案中，各Z5、Z6和Z7可以是乙氧基且各R可以是–CH2–，因此与式(III)对应的化合物可以是双(三乙氧基甲硅烷基)甲烷 ((EtO)3Si-CH2-Si(EtO)3)。
在一个特定实施方案中，各Z5、Z6和Z7可以是乙氧基且各R可以是–HC＝CH–，因此与式(III)对应的化合物可以是1,2-双(三乙氧基甲硅烷基) 乙烯((EtO)3Si-HC＝CH-Si(EtO)3)。
在一个特定实施方案中，各Z5、Z6和Z7可以是甲氧基且各R可以是因此与式(III)对应的化合物可以是N,N’-双 [(3-三甲氧基甲硅烷基)丙基]乙二胺。
在一个特定实施方案中，各Z5和Z6可以是乙氧基，各Z7可以是甲基且各R可以是因此与式(III)对应的化合物可以是双[(甲基二乙氧基甲硅烷基)丙基]胺。
在一个特定实施方案中，各Z5和Z6可以是甲氧基，各Z7可以是甲基且各R可以是因此与式(III)对应的化合物可以是双 [(甲基二甲氧基甲硅烷基)丙基]-N-甲基胺。
II.E.三价金属氧化物源
在附加实施方案中，本文提供的方法可进一步包括向水溶液中加入三价金属氧化物源。
三价金属氧化物源可包括，但不限于，三价金属的相应盐、醇盐、氧化物和/或氢氧化物，例如硫酸铝、硝酸铝、胶态氧化铝、氢氧化铝、羟基化氧化铝、Al2O3、卤化铝(例如AlCl3)、NaAlO2、氮化硼、B2O3和/或 H3BO3。
在各方面中，三价金属氧化物源可以是式M1(OZ8)3(IV)的化合物，其中M1可以是第13族金属且各Z8可以独立地为氢原子、C1-C6烷基或连向另一化合物的硅原子的键。
在一个实施方案中，M1可以是B、Al、Ga、In、Il或Uut。特别地， M1可以是Al或B。
附加地或替代性地，各Z8可以是氢原子。
附加地或替代性地，各Z8可以是C1-C6烷基、C1-C5烷基、C1-C4烷基、 C1-C3烷基、C1-C2烷基或甲基。特别地，各Z8可以是甲基、乙基、丙基或丁基。
附加地或替代性地，各Z8可以是连向另一化合物的硅原子的键。
附加地或替代性地，M1可以是Al或B且各Z8可以是氢原子、甲基、乙基、丙基、丁基或连向另一化合物的硅原子的键。
附加地或替代性地，M1可以是Al或B且各Z8可以是甲基、乙基、丙基或丁基。
在一个特定实施方案中，M1可以是Al且各Z8可以是甲基，因此与式 (IV)对应的化合物可以是三甲醇铝。
在一个特定实施方案中，M1可以是Al且各Z8可以是乙基，因此与式 (IV)对应的化合物可以是三乙醇铝。
在一个特定实施方案中，M1可以是Al且各Z8可以是丙基，因此与式 (IV)对应的化合物可以是异丙醇铝。
在一个特定实施方案中，M1可以是Al且各Z8可以是丁基，因此与式 (IV)对应的化合物可以是三仲丁醇铝。
附加地或替代性地，该三价金属氧化物源可以是式 (Z9O)2M2-O-Si(OZ10)3(V)的化合物，其中M2可以是第13族金属且Z9和 Z10各自可以独立地为氢原子、C1-C6烷基或连向另一化合物的硅原子的键。
在一个实施方案中，M2可以是B、Al、Ga、In、Il或Uut。特别地， M1可以是Al或B。
附加地或替代性地，Z9和Z10各自独立地可以是氢原子。
附加地或替代性地，Z9和Z10各自独立地可以是C1-C6烷基、C1-C5烷基、C1-C4烷基、C1-C3烷基、C1-C2烷基或甲基。特别地，Z9和Z10各自独立地可以是甲基、乙基、丙基或丁基。
附加地或替代性地，Z9和Z10各自独立地可以是连向另一化合物的硅原子的键。
附加地或替代性地，M1可以是Al或B且Z9和Z10各自独立地可以是氢原子、甲基、乙基、丙基、丁基或连向另一化合物的硅原子的键。
附加地或替代性地，M1可以是Al或B且Z9和Z10各自独立地可以是甲基、乙基、丙基或丁基。
附加地或替代性地，该三价金属氧化物源可以是式(IV)的化合物的来源(例如AlCl3)和/或式(V)的化合物的来源。
式(Ia)的化合物与式(III)的化合物的摩尔比可以在宽范围内变动，如大约99:1至大约1:99、大约1:5至大约5:1、大约4:1至大约1:4或大约3:2 至大约2:3。例如，式(Ia)的化合物与式(III)的化合物的摩尔比可以为大约 4:1至1:4或大约2.5:1至1:2.5、大约2:1至大约1:2，如大约1.5:1至大约 1.5:1。
II.F.式(VI)的化合物
在附加实施方案中，本文提供的方法可进一步包括将至少一种式(VI) 的环状化合物添加到水性混合物中以形成溶液，
其中各R1可以独立地为X1OX2X3SiX4基团，其中各X1可以是氢原子、C1-C4烷基或连向另一化合物的硅原子的键；X2和X3各自独立地可以是羟基、 C1-C4烷基、C1-C4烷氧基或键合到另一化合物的硅原子上的氧原子；且各 X4可以是键合到该环状化合物的氮原子上的C1-C8亚烷基。
在各实施方案中，各X1可以是氢原子。
附加地或替代性地，各X1可以是C1-C4烷基、C1-C3烷基、C1-C2烷基或甲基。
附加地或替代性地，各X1可以是连向另一化合物的硅原子的键。
附加地或替代性地，各X2和X3各自独立地可以是羟基。
附加地或替代性地，各X2和X3各自独立地可以是C1-C4烷基、C1-C3烷基、C1-C2烷基或甲基。
附加地或替代性地，各X2和X3各自独立地可以是C1-C4烷氧基、C1-C3烷氧基、C1-C2烷氧基或甲氧基。
附加地或替代性地，各X2和X3各自独立地可以是C1-C2烷基或C1-C2烷氧基。
附加地或替代性地，各X2和X3各自独立地可以是键合到另一化合物的硅原子上的氧原子。
附加地或替代性地，各X1可以是氢原子、C1-C2烷基或连向另一化合物的硅原子的键；且X2和X3各自独立地可以是羟基、C1-C2烷基、C1-C2烷氧基或键合到另一化合物的硅原子上的氧原子。
附加地或替代性地，各X1可以是C1-C2烷基；且X2和X3各自独立地可以是C1-C2烷基或C1-C2烷氧基。
附加地或替代性地，各X4可以是键合到该环状化合物的氮原子上的 C1-C7亚烷基、键合到该环状化合物的氮原子上的C1-C7亚烷基、键合到该环状化合物的氮原子上的C1-C6亚烷基、键合到该环状化合物的氮原子上的C1-C4亚烷基、键合到该环状化合物的氮原子上的C1-C3亚烷基、键合到该环状化合物的氮原子上的C1-C2亚烷基或键合到该环状化合物的氮原子上的–CH2–。
附加地或替代性地，各X1可以是氢原子、C1-C2烷基或连向另一化合物的硅原子的键；X2和X3各自独立地可以是羟基、C1-C2烷基、C1-C2烷氧基或键合到另一化合物的硅原子上的氧原子；且X4可以是键合到该环状化合物的氮原子上的C1-C4亚烷基。
附加地或替代性地，各X1可以是C1-C2烷基；X2和X3各自独立地可以是C1-C2烷基或C1-C2烷氧基；且X4可以是键合到该环状化合物的氮原子上的C1-C4亚烷基。
在一个特定实施方案中，各X1可以是甲基；X2和X3各自独立地可以是甲氧基；且X4可以是–CH2CH2CH2–，因此与式(Ia)对应的化合物可以是三(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)异氰脲酸酯。
在一些实施方案中，只将式(VI)的化合物(例如三(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)异氰脲酸酯)添加到水性混合物中并且不添加其它式(I)–(V)的化合物。附加地或替代性地，只将式(VI)的化合物(例如三(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)异氰脲酸酯)和式(II)的化合物(例如原硅酸四乙酯(TEOS) ((EtO)4Si))添加到水性混合物中并且不添加其它式(I)和(III)–(V)的化合物。
II.G.金属螯合物源
在附加实施方案中，本文提供的方法可进一步包括向水溶液中加入金属螯合物化合物源。
当存在时，金属螯合物化合物的实例可包括钛螯合物化合物，如三乙氧基.单(乙酰丙酮)钛、三正丙氧基.单(乙酰丙酮)钛、三异丙氧基.单(乙酰丙酮)钛、三正丁氧基.单(乙酰丙酮)钛、三仲丁氧基.单(乙酰丙酮)钛、三叔丁氧基.单(乙酰丙酮)钛、二乙氧基.双(乙酰丙酮)钛、二正丙氧基.双(乙酰丙酮) 钛、二异丙氧基.双(乙酰丙酮)钛、二正丁氧基.双(乙酰丙酮)钛、二仲丁氧基.双(乙酰丙酮)钛、二叔丁氧基.双(乙酰丙酮)钛、单乙氧基.三(乙酰丙酮) 钛、单正丙氧基.三(乙酰丙酮)钛、单异丙氧基.三(乙酰丙酮)钛、单正丁氧基.三(乙酰丙酮)钛、单仲丁氧基.三(乙酰丙酮)钛、单叔丁氧基-三(乙酰丙酮) 钛、四(乙酰丙酮)钛、三乙氧基.单(乙酰乙酸乙酯)钛、三正丙氧基.单(乙酰乙酸乙酯)钛、三异丙氧基.单(乙酰乙酸乙酯)钛、三正丁氧基.单(乙酰乙酸乙酯)钛、三仲丁氧基.单(乙酰乙酸乙酯)钛、三叔丁氧基-单(乙酰乙酸乙酯) 钛、二乙氧基.双(乙酰乙酸乙酯)钛、二正丙氧基.双(乙酰乙酸乙酯)钛、二异丙氧基.双(乙酰乙酸乙酯)钛、二正丁氧基.双(乙酰乙酸乙酯)钛、二仲丁氧基.双(乙酰乙酸乙酯)钛、二叔丁氧基.双(乙酰乙酸乙酯)钛、单乙氧基.三(乙酰乙酸乙酯)钛、单正丙氧基.三(乙酰乙酸乙酯)钛、单异丙氧基.三(乙酰乙酸乙酯)钛、单正丁氧基.三(乙酰乙酸乙酯)钛、单仲丁氧基.三(乙酰乙酸乙酯)钛、单叔丁氧基.三(乙酰乙酸乙酯)钛、四(乙酰乙酸乙酯)钛、单(乙酰丙酮)三(乙酰乙酸乙酯)钛、双(乙酰丙酮)双(乙酰乙酸乙酯)钛和三(乙酰丙酮)单(乙酰乙酸乙酯)钛；锆螯合物化合物，如三乙氧基.单(乙酰丙酮)锆、三正丙氧基.单(乙酰丙酮)锆、三异丙氧基.单(乙酰丙酮)锆、三正丁氧基.单 (乙酰丙酮)锆、三仲丁氧基.单(乙酰丙酮)锆、三叔丁氧基.单(乙酰丙酮)锆、二乙氧基.双(乙酰丙酮)锆、二正丙氧基.双(乙酰丙酮)锆、二异丙氧基.双(乙酰丙酮)锆、二正丁氧基.双(乙酰丙酮)锆、二仲丁氧基.双(乙酰丙酮)锆、二叔丁氧基.双(乙酰丙酮)锆、单乙氧基.三(乙酰丙酮)锆、单正丙氧基.三(乙酰丙酮)锆、单异丙氧基.三(乙酰丙酮)锆、单正丁氧基.三(乙酰丙酮)锆、单仲丁氧基.三(乙酰丙酮)锆、单叔丁氧基.三(乙酰丙酮)锆、四(乙酰丙酮)锆、三乙氧基.单(乙酰乙酸乙酯)锆、三正丙氧基.单(乙酰乙酸乙酯)锆、三异丙氧基.单(乙酰乙酸乙酯)锆、三正丁氧基.单(乙酰乙酸乙酯)锆、三仲丁氧基.单 (乙酰乙酸乙酯)锆、三叔丁氧基.单(乙酰乙酸乙酯)锆、二乙氧基.双(乙酰乙酸乙酯)锆、二正丙氧基.双(乙酰乙酸乙酯)锆、二异丙氧基.双(乙酰乙酸乙酯)锆、二正丁氧基.双(乙酰乙酸乙酯)锆、二仲丁氧基.双(乙酰乙酸乙酯)锆、二叔丁氧基.双(乙酰乙酸乙酯)锆、单乙氧基.三(乙酰乙酸乙酯)锆、单正丙氧基.三(乙酰乙酸乙酯)锆、单异丙氧基.三(乙酰乙酸乙酯)锆、单正丁氧基. 三(乙酰乙酸乙酯)锆、单仲丁氧基.三(乙酰乙酸乙酯)锆、单叔丁氧基.三(乙酰乙酸乙酯)锆、四(乙酰乙酸乙酯)锆、单(乙酰丙酮)三(乙酰乙酸乙酯)锆、双(乙酰丙酮)双(乙酰乙酸乙酯)锆和三(乙酰丙酮)单(乙酰乙酸乙酯)锆；和铝螯合物化合物，如三(乙酰丙酮)铝和三(乙酰乙酸乙酯)铝。其中，钛或铝的螯合物化合物值得注意，其中钛的螯合物化合物特别值得注意。这些金属螯合物化合物可以单独或组合使用。
II.H.摩尔比
在本文所述的方法中，可以使用大约99:1至大约1:99、大约75:1至大约1:99、大约50:1至大约1:99、大约25:1至大约1:99、大约15:1至大约1:99、大约50:1至大约1:50、大约25:1至大约1:25或大约15:1至大约 1:15的式(Ia):式(Ia)、式(Ia):式(II)、式(Ia):式(III)、式(III):式(II)、式(Ia): 式(IV)、式(Ia):式(V)；式(VI):(II)和式(Ia):式(VI)的摩尔比。例如，可以使用大约3:2、大约4:1、大约4:3、大约5:1、大约2:3、大约1:1、大约5:2和大约15:1的摩尔比。例如，式(Ia):式(Ia)的摩尔比可以为大约3:2。式(Ia): 式(II)的摩尔比可以为大约2:3、大约4:3、大约4:1或大约3:2。式(Ia):式 (III)的摩尔比可以为大约2:3和大约4:1。式(III):式(II)的摩尔比可以为大约5:2、大约1:1、大约1:2或大约2:3。式(Ia):式(IV)和式(Ia):式(V)的摩尔比可以为大约15:1或大约5:1。式(Ia):式(VI)的摩尔比可以为大约3:2。式 (VI):式(II)的摩尔比可以为大约2:3。
对于下列讨论，式(Ia)、(II)和(III)的化合物应该统称为起始硅氧烷。根据原材料的选择，该溶液可具有各种组成。例如，如果使用碱，该溶液可具有大约1:5至大约1:20，如大约1:5至大约1:15或大约1:5至1:10或大约1:6至1:20的起始硅氧烷与OH-的摩尔比。如果使用酸，该溶液可具有大约50:1至大约5:1，如大约45:1至大约10:1的起始硅氧烷:H+的摩尔比。在使用酸或碱的两种情况下，起始硅氧烷与H2O的摩尔比都可以从大约1:50至大约1:1000，如大约1:100至大约1:500变化。
II.I.将吸附剂材料添加到所述溶液中
在各方面中，本文所述的方法包括将吸附剂材料添加到所述溶液中以形成浆料。任选地，在将吸附剂材料添加到所述溶液中之前可以将所述溶液搅拌至少大约4小时、至少大约6小时、至少大约8小时、至少大约12 小时、至少大约18小时或至少大约24小时。该吸附剂材料可以是任何合适的微孔材料、介孔材料、类似的周期性介孔材料(例如MCM-41、MCM-48 和KIT-6)金属氧化物、碳及其组合。微孔材料的实例包括，但不限于，沸石、钛硅酸盐、铝磷酸盐(即AlPO)、MeAlPO(Me＝Si、Ti或Zr)、硅铝磷酸盐(即SAPO)、金属-有机骨架(MOFs)(例如沸石咪唑酯骨架(zeolitic imidazolate frameworks)(ZIFs))。ALPO族成员的实例包括，但不限于：ALPO-5、ALPO-11、ALPO-16、ALPO-18、ALPO-22、 ALPO-34、ALPO-35、ALPO-47、ALPO-52、ALPO-61、ALPO-AFI、 ALPO-kanemite、ALPO4-ZON、ALPO4-L、ALPO4-5、ALPO4-34和 meso-ALPO。SAPO族成员的实例包括，但不限于：SAPO-5、SAPO-8、 SAPO-11、SAPO-18、SAPO-23、SAPO-31、SAPO-34、SAPO-35、SAPO-37、 SAPO-40、SAPO-44、SAPO-47、SAPO-SOD、SAPO4-L、meso-SAPO。 MOF族成员的实例包括，但不限于：MOF-5、MOF-7、MIL-100、MIL101、ZIF-8、ZIF-11等。介孔材料的实例包括，但不限于M41S家族材料(例如MCM-41、MCM-48、KIT-6)。金属氧化物的实例包括，但不限于二氧化硅(例如SiO2)、氧化铝(例如Al2O3)、氧化钛(例如TiO2、Ti2O3、 TiO)、氧化镁(例如MgO)、氧化硼(例如B2O、B2O3、B6O)、粘土及其组合。碳的实例包括活性炭、碳分子筛、碳纳米管以及它们的其组合。
吸附剂材料特别是沸石。沸石可具有选自下组骨架类型的骨架类型： ABW、ACO、AEI、AEL、AEN、AET、AFG、AFI、AFN、AFO、AFR、 AFS、AFT、AFX、AFY、AHT、ANA、APC、APD、AST、ASV、ATN、 ATO、ATS、ATT、ATV、AWO、AWW、BCT、BEA、BEC、BIK、 BOG、BPH、BRE、CAG、CAN、CAS、CDO、CFI、CGF、CGS、CHA、 CHI、CLO、CON、CRB、CZP、DAC、DDR、DFO、DFT、DIA、DOH、 DON、EAB、EDI、EMT、EON、EPI、ERI、ESV、ETR、EUO、EZT、 FAR、FAU、FER、FRA、FRL、GIS、GIU、GME、GON、GOO、HEU、IFR、THW、ISV、ITE、ITH、ITW、TWR、IWV、IWW、JBW、KFI、 LAU、LCS、LEV、LIO、LIT、LOS、LOV、LTA、LTL、LTN、MAR、 MAZ、MEI、MEL、MEP、MER、MFI、MFS、MON、MOR、MOZ、 MSE、MSO、MTF、MTN、MTT、MTW、MWW、NAB、NAT、NES、 NON、NPO、NSI、OBW、OFF、OSI、OSO、OWE、PAR、PAU、PHI、 PON、POZ、RHO、RON、RRO、RSN、RTE、RTH、RUT、RWR、 RWY、SAO、SAS、SAT、SAV、SBE、SBS、SBT、SFE、SFF、SFG、SFH、SFN、SFO、SGT、SIV、SOD、SOS、SSY、STF、STI、STT、 SZR、TER、THO、TON、TSC、TUN、UEI、UFI、UOZ、USI、UTL、 VET、VFI、VNI、VSV、WEI、WEN、YUG、ZNI和ZON。这些骨架类型的特定实例可包括BEA、CHA、CFI、CLO、DDR、DON、EMT、 ERI、FER、FAU、LTL、LTA、MWW、MOZ、MFI、MFS、MEL、 MEI、MTW、MOR、MTT、MAZ、MFS、MTN、NES和它们的组合和共生物。
AEL、AFO、AHT、ATO、CAN、EUO、FER、HEU、IMF、ITH、 LAU、MEL、MFI、MFS、MRE、MSE、MTT、MTW、MWW、NES、 OBW、OSI、PON、RRO、SFF、SFG、STF、STI、SZR、TON、TUN 和VET。本领域普通技术人员知道如何制造上述骨架。例如，参见在 www.iza-structure.org/databases找到的International Zeolite Association’s database of zeolite structures中提供的参考资料。
通常，在本方法中用作吸附剂材料的沸石可通常具有至少2，例如大约2至大约500或大约20至大约200的二氧化硅/氧化铝摩尔比。在一些情况下，SiO2:Al2O3比可以为2至大于500，和基本至纯SiO2。合适的沸石可包括，但不一定限于ZSM-5、ZSM-11、ZSM-12、ZSM-23、ZSM-48、 ZSM-57、ZSM-58(DDR、Sigma 1、SSZ-28)、MCM-22、MCM-49、 NU-87、UTD-1、CIT-5、EMC-2、沸石A(3A、4A、5A和中间尺寸)、沸石Y、脱铝Y、沸石L(Linde Type L)、丝光沸石、毛沸石、菱沸石 (包括天然形式)、沸石β、ITQ-29([Si]LTA)等，以及它们的共生物和组合。在某些实施方案中，沸石可包含ZSM-5，基本由或由ZSM-5构成。
附加地或替代性地，沸石可以至少部分以氢形式存在于吸附剂材料中 (例如HZSM-5)。取决于合成沸石的条件，这可能意味着沸石从例如碱金属(例如钠)形式转化。这容易例如通过离子交换实现以将沸石转化成铵形式，接着在空气或惰性气氛中在大约400℃至大约700℃的温度下煅烧将铵形式转化成活性氢形式。如果在沸石的合成中使用有机结构导向剂，可能需要额外煅烧以除去有机结构导向剂。
附加地或替代性地，吸附剂材料可具有并入该材料的孔隙中的如本文所述的催化剂金属。
II.J.涂布基底
本文所述的方法可进一步包括将所述浆料涂布到基底上。任选地，所述浆料在涂布在基底上之前可以老化(例如通过声处理)。基底的实例包括，但不限于，毛细管、微通道、整料、二氧化硅粒子(可以为球形)和硅晶片。
II.K.老化所述浆料
在本文所述的方法中形成的浆料可以老化至少大约4小时、至少大约 6小时、至少大约12小时、至少大约18小时、至少大约24小时(1天)、至少大约30小时、至少大约36小时、至少大约42小时、至少大约48小时(2天)、至少大约54小时、至少大约60小时、至少大约66小时、至少大约72小时(3天)、至少大约96小时(4天)、至少大约120小时(5 天)或至少大约144小时(6天)。特别地，浆料可以老化最多大约24小时。
附加地或替代性地，在本文所述的方法中形成的溶液可以老化大约4 小时至大约144小时(6天)、大约4小时至大约120小时(5天)、大约 4小时至大约96小时(4天)、大约4小时至大约72小时(3天)、大约 4小时至大约66小时、大约4小时至大约60小时、大约4小时至大约54 小时、大约4小时至大约48小时(2天)、大约4小时至大约42小时、大约4小时至大约36小时、大约4小时至大约30小时、大约4小时至大约24小时(1天)、大约4小时至大约18小时、大约4小时至大约12小时、大约4小时至大约6小时、大约6小时至大约144小时(6天)、大约6小时至大约120小时(5天)、大约6小时至大约96小时(4天)、大约6小时至大约72小时(3天)、大约6小时至大约66小时、大约6 小时至大约60小时、大约6小时至大约54小时、大约6小时至大约48 小时(2天)、大约6小时至大约42小时、大约6小时至大约36小时、大约6小时至大约30小时、大约6小时至大约24小时(1天)、大约6 小时至大约18小时、大约6小时至大约12小时、大约12小时至大约144 小时(6天)、大约12小时至大约120小时(5天)、大约12小时至大约 96小时(4天)、大约12小时至大约72小时(3天)、大约12小时至大约66小时、大约12小时至大约60小时、大约12小时至大约54小时、大约12小时至大约48小时(2天)、大约12小时至大约42小时、大约12 小时至大约36小时、大约12小时至大约30小时、大约12小时至大约24 小时(1天)、大约12小时至大约18小时、大约18小时至大约144小时 (6天)、大约18小时至大约120小时(5天)、大约18小时至大约96 小时(4天)、大约18小时至大约72小时(3天)、大约18小时至大约 66小时、大约18小时至大约60小时、大约18小时至大约54小时、大约 18小时至大约48小时(2天)、大约18小时至大约42小时、大约18小时至大约36小时、大约18小时至大约30小时、大约18小时至大约24 小时(1天)、大约24小时(1天)至大约144小时(6天)、大约24(1 天)小时(1天)至大约120小时(5天)、大约24小时(1天)至大约 96小时(4天)、大约24小时(1天)至大约72小时(3天)、大约24 小时(1天)至大约66小时、大约24小时(1天)至大约60小时、大约 24小时(1天)至大约54小时、大约24小时(1天)至大约48小时(2天)、大约24小时(1天)至大约42小时、大约24小时(1天)至大约 36小时、大约24小时(1天)至大约30小时、大约30小时至大约144 小时(6天)、大约30小时至大约120小时(5天)、大约30小时至大约 96小时(4天)、大约30小时至大约72小时(3天)、大约30小时至大约66小时、大约30小时至大约60小时、大约30小时至大约54小时、大约30小时至大约48小时(2天)、大约30小时至大约42小时、大约30 小时至大约36小时、大约36小时至大约144小时(6天)、大约36小时至大约120小时(5天)、大约36小时至大约96小时(4天)、大约36 小时至大约72小时(3天)、大约36小时至大约66小时、大约36小时至大约60小时、大约36小时至大约54小时、大约36小时至大约48小时 (2天)、大约36小时至大约42小时、大约42小时至大约144小时(6天)、大约42小时至大约120小时(5天)、大约42小时至大约96小时 (4天)、大约42小时至大约72小时(3天)、大约42小时至大约66 小时、大约42小时至大约60小时、大约42小时至大约54小时、大约42 小时至大约48小时(2天)、大约48小时(2天)至大约144小时(6天)、大约48小时(2天)至大约120小时(5天)、大约48小时(2天)至大约96小时(4天)、大约48小时(2天)至大约72小时(3天)、大约 48小时(2天)至大约66小时、大约48小时(2天)至大约60小时、大约48小时(2天)至大约54小时、大约54小时至大约144小时(6天)、大约54小时至大约120小时(5天)、大约54小时至大约96小时(4天)、大约54小时至大约72小时(3天)、大约54小时至大约66小时、大约 54小时至大约60小时、大约60小时至大约144小时(6天)、大约60 小时至大约120小时(5天)、大约60小时至大约96小时(4天)、大约 60小时至大约72小时(3天)、大约60小时至大约66小时、大约66小时至大约144小时(6天)、大约66小时至大约120小时(5天)、大约 66小时至大约96小时(4天)、大约66小时至大约72小时(3天)、大约72小时(3天)至大约144小时(6天)、大约72小时(3天)至大约 120小时(5天)、大约72小时(3天)至大约96小时(4天)、大约96 小时(4天)至大约144小时(6天)、大约96小时(4天)至大约120 小时(5天)或大约120小时(5天)至大约144小时(6天)。
附加地或替代性地，在该方法中形成的溶液可以在至少大约10℃、至少大约20℃、至少大约30℃、至少大约40℃、至少大约50℃、至少大约60℃、至少大约70℃、至少大约80℃、至少大约90℃、至少大约100℃、至少大约110℃、至少大约120℃、至少大约125℃、至少大约130℃、至少大约140℃、至少大约150℃、至少大约175℃、至少大约200℃、至少大约250℃或大约300℃的温度下老化。
附加地或替代性地，在该方法中形成的溶液可以在大约10℃至大约 300℃、大约10℃至大约250℃、大约10℃至大约200℃、大约10℃至大约175℃、大约10℃至大约150℃、大约10℃至大约140℃、大约10℃至大约130℃、大约10℃至大约120℃、大约10℃至大约110℃、大约10℃至大约100℃、大约10℃至大约90℃、大约10℃至大约80℃、大约10℃至大约70℃、大约10℃至大约60℃、大约10℃至大约50℃、大约20℃至大约300℃、大约20℃至大约250℃、大约20℃至大约200℃、大约20℃至大约175℃、大约20℃至大约150℃、大约20℃至大约140℃、大约20 ℃至大约130℃、大约20℃至大约125℃、大约20℃至大约120℃、大约20℃至大约110℃、大约20℃至大约100℃、大约20℃至大约90℃、大约 20℃至大约80℃、大约20℃至大约70℃、大约20℃至大约60℃、大约20 ℃至大约50℃、大约30℃至大约300℃、大约30℃至大约250℃、大约30 ℃至大约200℃、大约30℃至大约175℃、大约30℃至大约150℃、大约 30℃至大约140℃、大约30℃至大约130℃、大约30℃至大约125℃、大约30℃至大约120℃、大约30℃至大约110℃、大约30℃至大约100℃、大约30℃至大约90℃、大约30℃至大约80℃、大约30℃至大约70℃、大约30℃至大约60℃、大约30℃至大约50℃、大约50℃至大约300℃、大约50℃至大约250℃、大约50℃至大约200℃、大约50℃至大约175℃、大约50℃至大约150℃、大约50℃至大约140℃、大约50℃至大约130℃、大约50℃至大约125℃、大约50℃至大约120℃、大约50℃至大约110℃、大约50℃至大约100℃、大约50℃至大约90℃、大约50℃至大约80℃、大约50℃至大约70℃、大约50℃至大约60℃、大约70℃至大约300℃、大约70℃至大约250℃、大约70℃至大约200℃、大约70℃至大约175℃、大约70℃至大约150℃、大约70℃至大约140℃、大约70℃至大约130℃、大约70℃至大约125℃、大约70℃至大约120℃、大约70℃至大约110℃、大约70℃至大约100℃、大约70℃至大约90℃、大约70℃至大约80℃、大约80℃至大约300℃、大约80℃至大约250℃、大约80℃至大约200℃、大约80℃至大约175℃、大约80℃至大约150℃、大约80℃至大约140℃、大约80℃至大约130℃、大约80℃至大约125℃、大约80℃至大约120℃、大约80℃至大约110℃、大约80℃至大约100℃、大约80℃至大约90℃、大约90℃至大约300℃、大约90℃至大约250℃、大约90℃至大约200℃、大约90℃至大约175℃、大约90℃至大约150℃、大约90℃至大约140℃、大约90℃至大约130℃、大约90℃至大约125℃、大约90℃至大约120℃、大约90℃至大约110℃、大约90℃至大约100℃、大约100℃至大约300 ℃、大约100℃至大约250℃、大约100℃至大约200℃、大约100℃至大约175℃、大约100℃至大约150℃、大约100℃至大约140℃、大约100 ℃至大约130℃、大约100℃至大约120℃、大约100℃至大约110℃、大约110℃至大约300℃、大约110℃至大约250℃、大约110℃至大约200 ℃、大约110℃至大约175℃、大约110℃至大约150℃、大约110℃至大约140℃、大约110℃至大约130℃、大约110℃至大约120℃、大约120℃至大约300℃、大约120℃至大约250℃、大约120℃至大约200℃、大约120℃至大约175℃、大约120℃至大约150℃、大约120℃至大约140 ℃、大约120℃至大约130℃、大约130℃至大约300℃、大约130℃至大约250℃、大约130℃至大约200℃、大约130℃至大约175℃、大约130 ℃至大约150℃或大约130℃至大约140℃的温度下老化。特别地，浆料在大约20℃至大约125℃的温度下老化上述时间量(例如最多大约24小时等)。
II.L.干燥所述浆料
本文所述的方法包括干燥所述浆料以获得包含所述吸附剂材料和含有机二氧化硅材料的粘合剂的涂层，所述有机二氧化硅材料是包含式 [Z3Z4SiCH2]3(I)的独立单元的聚合物，其中各Z3代表羟基、C1–C4烷氧基或键合到另一单元的硅原子上的氧原子且各Z4代表羟基、C1–C4烷氧基、 C1–C4烷基、键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子。
在一些实施方案中，在该方法中形成的浆料可以在大于或等于大约25 ℃、大于或等于大约50℃、大于或等于大约70℃、大于或等于大约80℃、大于或等于大约100℃、大于或等于大约110℃、大于或等于大约120℃、大于或等于大约150℃、大于或等于大约200℃、大于或等于大约250℃、大于或等于大约300℃、大于或等于大约350℃、大于或等于大约400℃、大于或等于大约450℃、大于或等于大约500℃、大于或等于大约550℃或大于或等于大约600℃的温度下干燥。
附加地或替代性地，在该方法中形成的浆料可以下述温度下干燥：大约25℃至大约600℃、大约25℃至大约550℃、大约25℃至大约500℃、大约25℃至大约450℃、大约25℃至大约400℃、大约25℃至大约350℃、大约25℃至大约300℃、大约25℃至大约250℃、大约25℃至大约200℃、大约25℃至大约150℃、大约25℃至大约120℃、大约25℃至大约110℃、大约25℃至大约100℃、大约25℃至大约80℃、大约25℃至大约70℃、大约50℃至大约600℃、大约50℃至大约550℃、大约50℃至大约500℃、大约50℃至大约450℃、大约50℃至大约400℃、大约50℃至大约350℃、大约50℃至大约300℃、大约50℃至大约250℃、大约50℃至大约200℃、大约50℃至大约150℃、大约50℃至大约120℃、大约50℃至大约110℃、大约50℃至大约100℃、大约50℃至大约80℃、大约50℃至大约70℃、大约70℃至大约600℃、大约70℃至大约550℃、大约70℃至大约500℃、大约70℃至大约450℃、大约70℃至大约400℃、大约70℃至大约350℃、大约70℃至大约300℃、大约70℃至大约250℃、大约70℃至大约200℃、大约70℃至大约150℃、大约70℃至大约120℃、大约70℃至大约110℃、大约70℃至大约100℃、大约70℃至大约80℃、大约80℃至大约600℃、大约70℃至大约550℃、大约80℃至大约500℃、大约80℃至大约450℃、大约80℃至大约400℃、大约80℃至大约350℃、大约80℃至大约300℃、大约80℃至大约250℃、大约80℃至大约200℃、大约80℃至大约150℃、大约80℃至大约120℃、大约80℃至大约110℃或大约80℃至大约100℃。
在一个特定实施方案中，在该方法中形成的浆料可以在大约70℃至大约150℃的温度下干燥。
附加地或替代性地，在该方法中形成的浆料可以在真空下、在惰性气氛(例如N2、Ar)、还原性气氛和/或空气气氛中干燥。
可以进行多于一个涂布步骤以调节基底上的涂层厚度。可以进行多个涂布步骤以制造更厚涂层。在各方面中，基底上的涂层可具有下述厚度：最多大约0.10μm、最多大约1.0μm、最多大约10μm、最多大约50μm、最多大约100μm、最多大约150μm、最多大约200μm、最多大约250μm、最多大约300μm、最多大约350μm、最多大约400μm、最多大约450μm、最多大约500μm、最多大约550μm、最多大约600μm、最多大约650μm、最多大约700μm、最多大约750μm、最多大约800μm、最多大约850μm、最多大约900μm、最多大约950μm或最多大约1000μm的厚度。特别地，基底上的涂层可具有最多大约150μm。
附加地或替代性地，基底上的涂层可具有下述厚度：大约0.10μm至大约1000μm、大约0.10μm至大约950μm、大约0.10μm至大约900μm、大约0.10μm至大约850μm、大约0.10μm至大约800μm、大约0.10μm 至大约750μm、大约0.10μm至大约700μm、大约0.10μm至大约650μm、大约0.10μm至大约600μm、大约0.10μm至大约550μm、大约0.10μm 至大约500μm、大约0.10μm至大约450μm、大约0.10μm至大约400μm、大约0.10μm至大约350μm、大约0.10μm至大约300μm、大约0.10μm 至大约250μm、大约0.10μm至大约200μm、大约0.10μm至大约250μm、大约0.10μm至大约200μm、大约0.10μm至大约150μm、大约0.10μm 至大约100μm、大约0.10μm至大约50μm、大约0.10μm至大约10μm、大约0.10μm至大约1.0μm、大约1.0μm至大约1000μm、大约1.0μm至大约950μm、大约1.0μm至大约900μm、大约1.0μm至大约850μm、大约1.0μm至大约800μm、大约1.0μm至大约750μm、大约1.0μm至大约700μm、大约1.0μm至大约650μm、大约1.0μm至大约600μm、大约1.0μm至大约550μm、大约1.0μm至大约500μm、大约1.0μm至大约450μm、大约1.0μm至大约400μm、大约1.0μm至大约350μm、大约1.0μm至大约300μm、大约1.0μm至大约250μm、大约1.0μm至大约200μm、大约1.0μm至大约250μm、大约1.0μm至大约200μm、大约1.0μm至大约150μm、大约1.0μm至大约100μm、大约1.0μm至大约50μm或大约1.0μm至大约10μm的厚度。特别地，基底上的涂层可具有大约0.10μm至大约1000μm、大约0.10μm至大约500μm、大约1.0μm至大约500μm或大约1.0μm至大约150μm。
在一些情况下，当该基底是毛细管时，毛细管上的涂层可以为毛细管内径的最多大约10％、最多大约20％、最多大约30％或最多大约40％。
II.M.任选附加步骤
在一些实施方案中，该方法可进一步包括煅烧有机二氧化硅材料和/ 或涂层以获得二氧化硅材料。该煅烧可以在空气或惰性气体，如氮气或富氮空气中进行。煅烧可以在下述温度下进行：至少大约300℃、至少大约 350℃、至少大约400℃、至少大约450℃、至少大约500℃、至少大约550 ℃、至少大约600℃或至少大约650℃，例如至少大约400℃。附加地或替代性地，煅烧可以在下述温度下进行：大约300℃至大约650℃、大约300 ℃至大约600℃、大约300℃至大约550℃、大约300℃至大约400℃、大约300℃至大约450℃、大约300℃至大约400℃、大约300℃至大约350 ℃、大约350℃至大约650℃、大约350℃至大约600℃、大约350℃至大约550℃、大约350℃至大约400℃、大约350℃至大约450℃、大约350 ℃至大约400℃、大约400℃至大约650℃、大约400℃至大约600℃、大约400℃至大约550℃、大约400℃至大约500℃、大约400℃至大约450 ℃、大约450℃至大约650℃、大约450℃至大约600℃、大约450℃至大约550℃、大约450℃至大约500℃、大约500℃至大约650℃、大约500 ℃至大约600℃、大约500℃至大约550℃、大约550℃至大约650℃、大约550℃至大约600℃或大约600℃至大约650℃。
附加地或替代性地，如本文所述的方法可以不包括煅烧步骤。
在一些实施方案中，该方法可进一步包括在有机二氧化硅材料和/或吸附剂材料的孔隙内并入催化剂金属。示例性催化剂金属可包括，但不限于，第6族元素、第8族元素、第9族元素、第10族元素或其组合。示例性的第6族元素可包括，但不限于，铬、钼和/或钨，特别包括钼和/或钨。示例性的第8族元素可包括，但不限于，铁、钌和/或锇。示例性的第9族元素可包括，但不限于，钴、铑和/或铱，特别包括钴。示例性的第10族元素可包括，但不限于，镍、钯和/或铂。
催化剂金属可通过任何方便的方法，如通过浸渍、通过离子交换或通过络合到表面位点上而并入有机二氧化硅材料和/或吸附剂材料中。由此并入的催化剂金属可用于促进在石油精炼或石油化学生产中常进行的许多催化转化的任何一种。此类催化工艺的实例可包括，但不限于，氢化、脱氢、芳构化、芳烃饱和、加氢脱硫、烯烃低聚、聚合、加氢脱氮、加氢裂化、石脑油重整、链烷烃异构化、芳烃烷基转移、双键/三键的饱和等，及其组合。
因此，在另一实施方案中，提供包含本文所述的有机二氧化硅材料的催化剂材料。该催化剂材料可任选包含粘合剂或自粘合。合适的粘合剂包括但不限于活性和非活性材料、合成或天然存在的沸石，以及无机材料，如粘土和/或氧化物，如二氧化硅、氧化铝、氧化锆、二氧化钛、二氧化硅 -氧化铝、氧化铈、氧化镁或其组合。特别地，该粘合剂可以是二氧化硅- 氧化铝、氧化铝和/或沸石，特别是氧化铝。二氧化硅-氧化铝可以是天然存在的或包括二氧化硅和金属氧化物的混合物的胶凝沉淀物或凝胶形式。应该指出，在此认识到，材料与本身催化活性的沸石粘合剂材料联合使用，即与其合并或存在于其合成过程中，可改变成品催化剂的转化率和/或选择性。在此还认识到，如果本发明用于烷基化工艺，非活性材料可合适地充当稀释剂以控制转化量，从而可以经济地和有序地获得烷基化产物而不使用其它控制反应速率的手段。这些非活性材料可并入天然存在的粘土，例如膨润土和高岭土中，以改进催化剂在工业运行条件下的抗压碎强度和充当催化剂的粘合剂或基质。本文所述的催化剂在复合形式下通常可包含大约80份载体材料比20份粘合剂材料至20份载体材料比80份粘合剂材料的载体材料/粘合剂材料比，所有比率按重量计，通常80:20至50:50载体材料:粘合剂材料，优选65:35至35:65。可以通过传统手段进行复合，包括一起研磨这些材料，接着挤出制丸成所需成品催化剂粒子。
在一些实施方案中，该方法可进一步包括通过任何方便的方法，如浸渍或络合到表面上、通过有机前体或通过另一方法将阳离子金属位点并入有机二氧化硅材料和/或吸附剂材料的网络结构中。这种有机金属材料可用于石油精炼或石油化学生产中进行的许多烃分离。需要从石油化学品/燃料中分离的此类化合物的实例可包括烯烃、链烷烃、芳烃等。
附加地或替代性地，该方法可进一步包括在有机二氧化硅材料和/或吸附剂材料的孔隙内并入表面金属。该表面金属可选自第1族元素、第2族元素、第13族元素，以及它们的组合。当存在第1族元素时，其可优选包含或是钠和/或钾。当存在第2族元素时，其可包括，但不限于，镁和/或钙。当存在第13族元素时，其可包括，但不限于，硼和/或铝。
一种或多种第1、2、6、8-10和/或13族元素可存在于有机二氧化硅材料和/或吸附剂材料的外和/或内表面上。例如，一种或多种第1、2和/ 或13族元素可存在于该有机二氧化硅材料上的第一层中，且一种或多种第 6、8、9和/或10族元素可存在于第二层中，例如至少部分在第1、2和/ 或13族元素之上。附加地或替代性地，只有一种或多种第6、8、9和/或10族元素存在于有机二氧化硅材料和/或吸附剂材料的外和/或内表面上。表面金属可通过任何方便的方法，如通过浸渍、沉积、接枝、共缩合、离子交换和/或类似方法并入有机二氧化硅材料和/或吸附剂材料中/上。
在一些实施方案中，基底在涂布前可以预处理。在各方面中，预处理基底可包括施加包含氧化剂和任选如本文所述的无机酸的溶液。合适的氧化剂的实例包括，但不限于，过氧化氢和硫酸。例如，在涂布前可以仅使用过氧化氢或使用过氧化氢和硫酸二者预处理基底。
附加地或替代性地，可以将醇添加到本文所述的溶液中。本文所用的术语“醇”是指键合到饱和碳原子(即烷基)上的羟基(--OH)。该醇的烷基结构部分的实例包括，但不限于丙基、丁基、戊基、己基、异丙基、异丁基、仲丁基、叔丁基等。该醇可以是直链或支化的。“醇”意在包括醇的所有结构异构形式。合适的醇的实例包括，但不限于，C1-C6醇或C1-C4醇，如甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、正丁醇、叔丁醇、戊醇和己醇。该醇特别可以是乙醇。
附加地或替代性地，本文所述的方法可进一步包括将附加量的任一式 (Ia)和(II)–(VI)的化合物添加到该浆料中。特别地，可以将附加量的式(Ia) 的化合物(例如1,1,3,3,5,5-六乙氧基-1,3,5-三硅杂环己烷)添加到该浆料中。
附加地或替代性地，本文所述的方法可进一步包括在涂布后向该基底供应吹扫气体。该吹扫气体可以是任何合适的惰性气体(例如N2、Ar等)。
III.有机二氧化硅材料涂布的基底
可通过本文所述的方法制造有机二氧化硅材料涂布的基底。
在一些情况下，该有机二氧化硅材料涂布的基底可用于色谱法，例如气相色谱法、液相色谱法和/或超临界色谱法。
在各方面中，该基底上的涂层可包含大约1％、大约5％、大约10％、大约15％、大约20％、大约25％、大约30％、大约35％、大约40％、大约45％、大约50％、大约55％、大约60％、大约65％、大约70％或大约 75％的量的有机二氧化硅材料作为粘合剂。特别地，该基底上的涂层可包含大约1％至大约75％、大约1％至大约60％、大约1％至大约50％或大约10％至大约50％的量的有机二氧化硅材料作为粘合剂。
如上所述，该涂层包含吸附剂材料和含有机二氧化硅材料的粘合剂，所述有机二氧化硅材料是包含式[Z3Z4SiCH2]3(I)的独立单元的聚合物，其中各Z3代表羟基、C1–C4烷氧基或键合到另一单元的硅原子上的氧原子且各Z4代表羟基、C1–C4烷氧基、C1–C4烷基、键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子。
在一个实施方案中，各Z3可以是羟基。
附加地或替代性地，各Z3可以是C1-C4烷氧基、C1-C3烷氧基、C1-C2烷氧基或甲氧基。
附加地或替代性地，各Z3可以是键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子。
附加地或替代性地，各Z3可以是羟基、C1-C2烷氧基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子。
附加地或替代性地，各Z4可以是羟基。
附加地或替代性地，各Z4可以是C1-C4烷氧基、C1-C3烷氧基、C1-C2烷氧基或甲氧基。
附加地或替代性地，各Z4可以是C1-C4烷基、C1-C3烷基、C1-C2烷基或甲基。
附加地或替代性地，各Z4可以是键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子。
附加地或替代性地，各Z4可以是羟基、C1-C2烷氧基、C1-C2烷基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子。
附加地或替代性地，各Z3可以是羟基、C1-C2烷氧基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子且各Z4可以是羟基、C1-C2烷基、C1-C2烷氧基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子。
附加地或替代性地，各Z3可以是羟基、乙氧基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子且各Z4可以是羟基、乙氧基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子。
附加地或替代性地，各Z3可以是羟基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子且各Z4可以是羟基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子。
如果在本文所述的方法中使用式(Ia)的化合物，制成的有机二氧化硅材料可以是包含式I的独立单元的均聚物。
在一个特定实施方案中，如果在本文所述的方法中使用式(Ia)的化合物，如[(EtO)2SiCH2]3，制成的有机二氧化硅材料可以是包含式(I)的独立单元的均聚物，其中各Z3可以是羟基、乙氧基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子且各Z4可以是羟基、乙氧基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子。
在另一特定实施方案中，如果在本文所述的方法中使用两种式(Ia)的化合物，如[(EtO)2SiCH2]3和[EtOCH3SiCH2]3，制成的有机二氧化硅材料可以是一种共聚物，其包含：式I的独立单元，其中各Z3可以是羟基、乙氧基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子且各Z4可以是羟基、乙氧基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子；和式(I)的独立单元，其中各Z3可以是羟基、乙氧基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子且各Z4可以是甲基。
如果在本文所述的方法中使用式(Ia)的化合物和式(II)的化合物，制成的有机二氧化硅材料可以是包含式I的独立单元和式Z11OZ12Z13Z14(VI) 的独立单元的共聚物，其中各Z11可以是氢原子或C1-C4烷基或连向另一单体的硅原子上或基底的活性位点上的键；且Z12、Z13和Z14各自独立地可选自羟基、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、含氮C1-C10烷基、含氮杂烷基、含氮任选取代的杂环烷基和键合到另一单体的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子。
在另一特定实施方案中，如果在本文所述的方法中使用式(Ia)的化合物如[(EtO)2SiCH2]3、和式(II)的化合物如原硅酸四乙酯(TEOS)，制成的有机二氧化硅材料可以是一种共聚物，其包含：式(I)的独立单元，其中各Z3可以是羟基、乙氧基或键合到另一单体的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子且各Z4可以是羟基、乙氧基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子；和式(VI)的独立单元，其中各Z11可以是氢原子、乙基或连向另一单体的硅原子上或基底的活性位点上的键；且Z12、Z13和Z14各自独立地可选自羟基、乙氧基和键合到另一单体的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子。
在另一特定实施方案中，如果在本文所述的方法中使用式(Ia)的化合物如[(EtO)2SiCH2]3和式(II)的化合物如甲基三乙氧基硅烷(MTES)，制成的有机二氧化硅材料可以是一种共聚物，其包含：式(I)的独立单元，其中各Z3可以是羟基、乙氧基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子且各Z4可以是羟基、乙氧基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子；和式(VI)的独立单元，其中各Z11可以是氢原子、乙基或连向另一单体的硅原子的键；Z12、Z13各自独立地可选自羟基、乙氧基和键合到另一单体的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子；且各Z14可以是甲基。
在另一特定实施方案中，如果在本文所述的方法中使用式(Ia)的化合物如[(EtO)2SiCH2]3和式(II)的化合物如(N,N-二甲基氨基丙基)三甲氧基硅烷，制成的有机二氧化硅材料可以是一种共聚物，其包含：式(I)的独立单元，其中各Z3可以是羟基、乙氧基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子且各Z4可以是羟基、乙氧基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子；和式(VI)的独立单元，其中各Z11可以是氢原子、甲基或连向另一单体的硅原子上或基底的活性位点上的键；Z12、 Z13各自独立地可选自羟基、甲氧基和键合到另一单体的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子；且Z14可以是
在另一特定实施方案中，如果在本文所述的方法中使用式(Ia)的化合物如[(EtO)2SiCH2]3和式(II)的化合物如(N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷，制成的有机二氧化硅材料可以是一种共聚物，其包含：式(I)的独立单元，其中各Z3可以是羟基、乙氧基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子且各Z4可以是羟基、乙氧基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子；和式(VI)的独立单元，其中各Z11可以是氢原子、乙基或连向另一单体的硅原子上或基底的活性位点上的键； Z12、Z13各自独立地可选自羟基、乙氧基和键合到另一单体的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子；且各Z14可以是
在另一特定实施方案中，如果在本文所述的方法中使用式(Ia)的化合物如[(EtO)2SiCH2]3和式(II)的化合物如4-甲基-1-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)- 哌嗪，制成的有机二氧化硅材料可以是一种共聚物，其包含：式(I)的独立单元，其中各Z3可以是羟基、乙氧基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子且各Z4可以是羟基、乙氧基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子；和式(VI)的独立单元，其中各Z11可以是氢原子、乙基或连向另一单体的硅原子的键；Z12、Z13各自独立地可选自羟基、乙氧基和键合到另一单体的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子；且各Z14可以是
在另一特定实施方案中，如果在本文所述的方法中使用式(Ia)的化合物如[(EtO)2SiCH2]3和式(II)的化合物如4-(2-(三乙氧基甲硅烷基)乙基)吡啶，制成的有机二氧化硅材料可以是一种共聚物，其包含：式(I)的独立单元，其中各Z3可以是羟基、乙氧基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子且各Z4可以是羟基、乙氧基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子；和式(VI)的独立单元，其中各Z11可以是氢原子、乙基或连向另一单体的硅原子的键；Z12、Z13各自独立地可选自羟基、乙氧基和键合到另一单体的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子；且各Z14可以是
在另一特定实施方案中，如果在本文所述的方法中使用式(Ia)的化合物如[(EtO)2SiCH2]3和式(II)的化合物如1-(3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基)-4,5-二氢-1H-咪唑，制成的有机二氧化硅材料可以是一种共聚物，其包含：式(I) 的独立单元，其中各Z3可以是羟基、乙氧基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子且各Z4可以是羟基、乙氧基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子；和式(VI)的独立单元，其中各Z11可以是氢原子、乙基或连向另一单体的硅原子的键；Z12、Z13各自独立地可选自羟基、乙氧基和键合到另一单体的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子；且各Z14可以是
在另一特定实施方案中，如果在本文所述的方法中使用式(Ia)的化合物如[(EtO)2SiCH2]3和式(II)的化合物如(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷，制成的有机二氧化硅材料可以是一种共聚物，其包含：式(I)的独立单元，其中各Z3可以是羟基、乙氧基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子且各Z4可以是羟基、乙氧基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子；和式(VI)的独立单元，其中各Z11可以是氢原子、乙基或连向另一单体的硅原子的键；Z12、Z13各自独立地可选自羟基、乙氧基和键合到另一单体的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子；且各Z14可以是
如果在本文所述的方法中使用式(Ia)的化合物和式(III)的化合物，制成的有机二氧化硅材料可以是包含式I的独立单元和式 Z15Z16Z17Si-R5-SiZ15Z16Z17(VII)的独立单元的共聚物，其中各Z15可以独立地为羟基、C1-C4烷氧基或键合到另一单体的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子；Z16和Z17各自独立地可以是羟基、C1-C4烷氧基、C1-C4烷基或键合到另一单体的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子；且各R5可选自C1-C8亚烷基、C2-C8亚烯基、C2-C8亚炔基、含氮C1-C10亚烷基、任选取代的C6-C20芳烷基和任选取代的C4-C20杂环烷基。
在另一特定实施方案中，如果在本文所述的方法中使用式(Ia)的化合物如[(EtO)2SiCH2]3和式(III)的化合物如(1,2-双(甲基二乙氧基甲硅烷基)乙烷，制成的有机二氧化硅材料可以是一种共聚物，其包含：式(I)的独立单元，其中各Z3可以是羟基、乙氧基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子且各Z4可以是羟基、乙氧基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子；和式(VII)的独立单元，其中各Z15可以是羟基、乙氧基或键合到另一单体的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子；各Z16可以是羟基、乙氧基或键合到另一单体的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子；各Z17可以是甲基；且各R5可以是–CH2CH2–。
在另一特定实施方案中，如果在本文所述的方法中使用式(Ia)的化合物如[(EtO)2SiCH2]3和式(III)的化合物如(双(三乙氧基甲硅烷基)甲烷，制成的有机二氧化硅材料可以是一种共聚物，其包含：式(I)的独立单元，其中各 Z3可以是羟基、乙氧基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子且各Z4可以是羟基、乙氧基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧；和式(VII)的独立单元，其中各Z15可以是羟基、乙氧基或键合到另一单体的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子；Z16和Z17可以各自独立地选自羟基、乙氧基或键合到另一单体的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子；且各R5可以是–CH2–。
在另一特定实施方案中，如果在本文所述的方法中使用式(Ia)的化合物如[(EtO)2SiCH2]3和式(III)的化合物如1,2-双(三乙氧基甲硅烷基)乙烯，制成的有机二氧化硅材料可以是一种共聚物，其包含：式(I)的独立单元，其中各Z3可以是羟基、乙氧基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子且各Z4可以是羟基、乙氧基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子；和式(VII)的独立单元，其中各Z15可以是羟基、乙氧基或键合到另一单体的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子； Z16和Z17可以各自独立地选自羟基、乙氧基或键合到另一单体的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子；且各R5可以是–HC＝CH–。
在另一特定实施方案中，如果在本文所述的方法中使用式(Ia)的化合物如[(EtO)2SiCH2]3和式(III)的化合物如N,N’-双[(3-三甲氧基甲硅烷基)丙基] 乙二胺，制成的有机二氧化硅材料可以是一种共聚物，其包含：式(I)的独立单元，其中各Z3可以是羟基、乙氧基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子且各Z4可以是羟基、乙氧基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子；和式(VII)的独立单元，其中各Z15可以是羟基、甲氧基或键合到另一单体的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子；各Z16和Z17可以各自独立地选自羟基、甲氧基或键合到另一单体的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子；且各R5可以是
在另一特定实施方案中，如果在本文所述的方法中使用式(Ia)的化合物如[(EtO)2SiCH2]3和式(III)的化合物如双[(甲基二乙氧基甲硅烷基)丙基] 胺，制成的有机二氧化硅材料可以是一种共聚物，其包含：式(I)的独立单元，其中各Z3可以是羟基、乙氧基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子且各Z4可以是羟基、乙氧基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子；和式(VII)的独立单元，其中各Z15可以是羟基、乙氧基或键合到另一单体的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子；各Z16可以是羟基、乙氧基或键合到另一单体的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子；Z17可以是甲基；且各R5可以是
在另一特定实施方案中，如果在本文所述的方法中使用式(Ia)的化合物如[(EtO)2SiCH2]3和式(III)的化合物如双[(甲基二甲氧基甲硅烷基)丙基]-N- 甲基胺，制成的有机二氧化硅材料可以是一种共聚物，其包含：式(I)的独立单元，其中各Z3可以是羟基、乙氧基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子且各Z4可以是羟基、乙氧基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子；和式(VII)的独立单元，其中各Z15可以是羟基、甲氧基或键合到另一单体的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子；各Z16可以是羟基、甲氧基或键合到另一单体的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子；Z17可以是甲基；且各R5可以是
如果在本文所述的方法中使用式(Ia)的化合物和式(IV)的化合物，制成的有机二氧化硅材料可以是包含式I的独立单元和式M3(OZ18)3(VIII)的独立单元的共聚物，其中M3可以是第13族金属且各Z18可以独立地为氢原子、C1-C6烷基或连向另一单体的硅原子上或基底的活性位点上的键。
在另一特定实施方案中，如果在本文所述的方法中使用式(Ia)的化合物如[(EtO)2SiCH2]3和式(IV)的化合物如三仲丁醇铝，制成的有机二氧化硅材料可以是一种共聚物，其包含：式(I)的独立单元，其中Z3可以是羟基、乙氧基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子且Z4可以是羟基、乙氧基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子；和式(VIII)的独立单元，其中M13可以是第13族金属且Z18可以是氢原子、仲丁基或连向另一单体的硅原子上或基底的活性位点上的键。
如果在本文所述的方法中使用式(Ia)的化合物和式(V)的化合物，制成的有机二氧化硅材料可以是包含式I的独立单元和式 (Z19O)2M4-O-Si(OZ20)3(IX)的独立单元的共聚物，其中M4代表第13族金属且Z19和Z20各自独立地代表氢原子、C1-C6烷基或连向另一单体的硅原子上或基底的活性位点上的键。
如果在本文所述的方法中使用式(Ia)的化合物和式(VI)的化合物，制成的有机二氧化硅材料可以是包含式I的独立单元和式(X)的独立环状聚脲单元的共聚物
其中各R6独立地可以是Z21OZ22Z23SiZ24基团，其中各Z21可以是氢原子、 C1-C4烷基或连向另一单体单元的硅原子上或基底的活性位点上的键；Z22和Z23各自独立地可以是羟基、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基或键合到另一单体单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子；且各Z24可以是键合到该环状聚脲的氮原子上的C1-C8亚烷基。
在另一特定实施方案中，如果在本文所述的方法中只使用式(VI)的化合物，如三(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)异氰脲酸酯，制成的有机二氧化硅材料可以是包含式(X)的独立单元的均聚物，其中各Z21可以是氢原子、甲基或连向另一单体的硅原子上或基底的活性位点上的键；Z22和Z23各自独立地可以是羟基、甲氧基或键合到另一单体单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子；且Z24可以是键合到该环状聚脲的氮原子上的–CH2CH2CH2–。
在另一特定实施方案中，如果在本文所述的方法中使用式(Ia)的化合物如[(EtO)2SiCH2]3和式(VI)的化合物如三(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)异氰脲酸酯，制成的有机二氧化硅材料可以是一种共聚物，其包含：式(I)的独立单元，其中各Z3可以是羟基、乙氧基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子且各Z4可以是羟基、乙氧基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子；和式(X)的独立单元，其中各Z21可以是氢原子、甲基或连向另一单体的硅原子上或基底的活性位点上的键； Z22和Z23各自独立地可以是羟基、甲氧基或键合到另一单体单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子；且Z24可以是键合到该环状聚脲的氮原子上的–CH2CH2CH2–。
在另一特定实施方案中，如果在本文所述的方法中使用式(II)的化合物如原硅酸四乙酯(TEOS)和式(VI)的化合物如三(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)异氰脲酸酯，制成的有机二氧化硅材料可以是一种共聚物，其包含：式 (VI)的独立单元，其中各Z11可以是氢原子、乙基或连向另一单体的硅原子上或基底的活性位点上的键；且Z12、Z13和Z14各自独立地可选自羟基、乙氧基和键合到另一单体的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子；和式 (X)的独立单元，其中各Z21可以是氢原子、甲基或连向另一单体的硅原子上或基底的活性位点上的键；Z22和Z23各自独立地可以是羟基、甲氧基或键合到另一单体单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子；且Z24可以是键合到该环状聚脲的氮原子上的–CH2CH2CH2–。
通过本文所述的方法制成的有机二氧化硅材料可以如下列章节中所述表征。
III.A.X-射线衍射峰
通过本文所述的方法制成并用作粘合剂的有机二氧化硅材料可表现出具有一个在大约1至大约4°2θ之间的宽峰，特别是一个在大约1至大约3° 2θ之间的宽峰的粉末X-射线衍射图。附加地或替代性地，该有机二氧化硅材料可基本没有表现出在下述范围内的峰：大约0.5至大约10°2θ、大约0.5至大约12°2θ范围、大约0.5至大约15°2θ、大约0.5至大约20°2θ、大约0.5至大约30°2θ、大约0.5至大约40°2θ、大约0.5至大约50°2θ、大约0.5至大约60°2θ、大约0.5至大约70°2θ、大约2至大约10°2θ、大约2至大约12°2θ范围、大约2至大约15°2θ、大约2至大约20°2θ、大约2至大约30°2θ、大约2至大约40°2θ、大约2至大约50°2θ、大约2 至大约60°2θ、大约2至大约70°2θ、大约3至大约10°2θ、大约3至大约12°2θ范围、大约3至大约15°2θ、大约3至大约20°2θ、大约3至大约30°2θ、大约3至大约40°2θ、大约3至大约50°2θ、大约3至大约60° 2θ或大约3至大约70°2θ。
III.B.硅烷醇含量
在各方面中，在本文中用作粘合剂的有机二氧化硅材料可具有下述硅烷醇含量：大于大约5％、大于大约10％、大于大约15％、大于大约20％、大于大约25％、大于大约30％、大于大约33％、大于35％、大于大约40％、大于大约41％、大于大约44％、大于大约45％、大于大约50％、大于大约55％、大于大约60％、大于大约65％、大于大约70％、大于大约75％或大约80％。在某些实施方案中，硅烷醇含量可以大于大约30％或大于大约41％。
附加地或替代性地，在本文中用作粘合剂的有机二氧化硅材料可具有下述硅烷醇含量：大约5％至大约80％、大约5％至大约75％、大约5％至大约70％、大约5％至大约65％、大约5％至大约60％、大约5％至大约55％、大约5％至大约50％、大约5％至大约45％、大约5％至大约44％、大约5％至大约41％、大约5％至大约40％、大约5％至大约35％、大约 5％至大约33％、大约5％至大约30％、大约5％至大约25％、大约5％至大约20％、大约5％至大约15％、大约5％至大约10％、大约10％至大约 80％、大约10％至大约75％、大约10％至大约70％、大约10％至大约65％、大约10％至大约60％、大约10％至大约55％、大约10％至大约50％、大约10％至大约45％、大约10％至大约44％、大约10％至大约41％、大约 10％至大约40％、大约10％至大约35％、大约10％至大约33％、大约10％至大约30％、大约10％至大约25％、大约10％至大约20％、大约20％至大约80％、大约20％至大约75％、大约20％至大约70％、大约20％至大约65％、大约20％至大约60％、大约20％至大约55％、大约20％至大约 50％、大约20％至大约45％、大约20％至大约44％、大约20％至大约41％、大约20％至大约40％、大约20％至大约35％、大约20％至大约33％、大约20％至大约30％、大约20％至大约25％、大约30％至大约80％、大约 30％至大约75％、大约30％至大约70％、大约30％至大约65％、大约30％至大约60％、大约30％至大约55％、大约30％至大约50％、大约30％至大约45％、大约30％至大约44％、大约30％至大约41％、大约30％至大约40％、大约30％至大约35％、大约30％至大约33％、大约40％至大约 80％、大约40％至大约75％、大约40％至大约70％、大约40％至大约65％、大约40％至大约60％、大约40％至大约55％、大约40％至大约50％、大约40％至大约45％、大约40％至大约44％或大约40％至大约41％。
III.C.孔径
通过本文所述的方法制成并用作粘合剂的有机二氧化硅材料可有利地为介孔形式。如上所述，术语介孔是指具有直径在大约2nm至大约50nm 范围内的孔隙的固体材料。有机二氧化硅材料的平均孔径可以例如使用在本领域技术人员的专业知识范围内的氮气吸附-解吸等温线技术，如BET (Brunauer Emmet Teller)法测定。
用作粘合剂的有机二氧化硅材料可具有大约0.2nm、大约0.4nm、大约0.5nm、大约0.6nm、大约0.8nm、大约1.0nm、大约1.5nm、大约 1.8nm或小于大约2.0nm的平均孔径。
附加地或替代性地，用作粘合剂的有机二氧化硅材料可有利地具有下述介孔范围内的平均孔径：在大约2.0nm、大约2.5nm、大约3.0nm、大约3.1nm、大约3.2nm、大约3.3nm、大约3.4nm、大约3.5nm、大约 3.6nm、大约3.7nm、大约3.8nm、大约3.9nm、大约4.0nm、大约4.1nm、大约4.5nm、大约5.0nm、大约6.0nm、大约7.0nm、大约7.3nm、大约8nm、大约8.4nm、大约9nm、大约10nm、大约11nm、大约13nm、大约15nm、大约18nm、大约20nm、大约23nm、大约25nm、大约 30nm、大约40nm、大约45nm或大约50nm。
附加地或替代性地，用作粘合剂的有机二氧化硅材料可具有下述平均孔径：0.2nm至大约50nm、大约0.2nm至大约40nm、大约0.2nm至大约30nm、大约0.2nm至大约25nm、大约0.2nm至大约23nm、大约 0.2nm至大约20nm、大约0.2nm至大约18nm、大约0.2nm至大约15nm、大约0.2nm至大约13nm、大约0.2nm至大约11nm、大约0.2nm至大约10nm、大约0.2nm至大约9nm、大约0.2nm至大约8.4nm、大约0.2 nm至大约8nm、大约0.2nm至大约7.3nm、大约0.2nm至大约7.0nm、大约0.2nm至大约6.0nm、大约0.2nm至大约5.0nm、大约0.2nm至大约4.5nm、大约0.2nm至大约4.1nm、大约0.2nm至大约4.0nm、大约 0.2nm至大约3.9nm、大约0.2nm至大约3.8nm、大约0.2nm至大约3.7 nm、大约0.2nm至大约3.6nm、大约0.2nm至大约3.5nm、大约0.2nm 至大约3.4nm、大约0.2nm至大约3.3nm、大约0.2nm至大约3.2nm、大约0.2nm至大约3.1nm、大约0.2nm至大约3.0nm、大约0.2nm至大约2.5nm、大约0.2nm至大约2.0nm、大约0.2nm至大约1.0nm、大约 1.0nm至大约50nm、大约1.0nm至大约40nm、大约1.0nm至大约30nm、大约1.0nm至大约25nm、大约1.0nm至大约23nm、大约1.0nm至大约20nm、大约1.0nm至大约18nm、大约1.0nm至大约15nm、大约 1.0nm至大约13nm、大约1.0nm至大约11nm、大约1.0nm至大约10nm、大约1.0nm至大约9nm、大约1.0nm至大约8.4nm、大约1.0nm至大约8nm、大约1.0nm至大约7.3nm、大约1.0nm至大约7.0nm、大约 1.0nm至大约6.0nm、大约1.0nm至大约5.0nm、大约1.0nm至大约4.5 nm、大约1.0nm至大约4.1nm、大约1.0nm至大约4.0nm、大约1.0nm 至大约3.9nm、大约1.0nm至大约3.8nm、大约1.0nm至大约3.7nm、大约1.0nm至大约3.6nm、大约1.0nm至大约3.5nm、大约1.0nm至大约3.4nm、大约1.0nm至大约3.3nm、大约1.0nm至大约3.2nm、大约 1.0nm至大约3.1nm、大约1.0nm至大约3.0nm或大约1.0nm至大约2.5nm。
特别地，该有机二氧化硅材料可有利地具有下述介孔范围内的平均孔径：在大约2.0nm至大约50nm、大约2.0nm至大约40nm、大约2.0nm 至大约30nm、大约2.0nm至大约25nm、大约2.0nm至大约23nm、大约2.0nm至大约20nm、大约2.0nm至大约18nm、大约2.0nm至大约15nm、大约2.0nm至大约13nm、大约2.0nm至大约11nm、大约2.0nm 至大约10nm、大约2.0nm至大约9nm、大约2.0nm至大约8.4nm、大约2.0nm至大约8nm、大约2.0nm至大约7.3nm、大约2.0nm至大约 7.0nm、大约2.0nm至大约6.0nm、大约2.0nm至大约5.0nm、大约2.0 nm至大约4.5nm、大约2.0nm至大约4.1nm、大约2.0nm至大约4.0nm、大约2.0nm至大约3.9nm、大约2.0nm至大约3.8nm、大约2.0nm至大约3.7nm、大约2.0nm至大约3.6nm、大约2.0nm至大约3.5nm、大约 2.0nm至大约3.4nm、大约2.0nm至大约3.3nm、大约2.0nm至大约3.2 nm、大约2.0nm至大约3.1nm、大约2.0nm至大约3.0nm、大约2.0nm 至大约2.5nm、大约2.5nm至大约50nm、大约2.5nm至大约40nm、大约2.5nm至大约30nm、大约2.5nm至大约25nm、大约2.5nm至大约23nm、大约2.5nm至大约20nm、大约2.5nm至大约18nm、大约 2.5nm至大约15nm、大约2.5nm至大约13nm、大约2.5nm至大约11nm、大约2.5nm至大约10nm、大约2.5nm至大约9nm、大约2.5nm至大约 8.4nm、大约2.5nm至大约8nm、大约2.5nm至大约7.3nm、大约2.5nm 至大约7.0nm、大约2.5nm至大约6.0nm、大约2.5nm至大约5.0nm、大约2.5nm至大约4.5nm、大约2.5nm至大约4.1nm、大约2.5nm至大约4.0nm、大约2.5nm至大约3.9nm、大约2.5nm至大约3.8nm、大约 2.5nm至大约3.7nm、大约2.5nm至大约3.6nm、大约2.5nm至大约3.5 nm、大约2.5nm至大约3.4nm、大约2.5nm至大约3.3nm、大约2.5nm 至大约3.2nm、大约2.5nm至大约3.1nm、大约2.5nm至大约3.0nm、大约3.0nm至大约50nm、大约3.0nm至大约40nm、大约3.0nm至大约30nm、大约3.0nm至大约25nm、大约3.0nm至大约23nm、大约 3.0nm至大约20nm、大约3.0nm至大约18nm、大约3.0nm至大约15nm、大约3.0nm至大约13nm、大约3.0nm至大约11nm、大约3.0nm至大约10nm、大约3.0nm至大约9nm、大约3.0nm至大约8.4nm、大约3.0 nm至大约8nm、大约3.0nm至大约7.3nm、大约3.0nm至大约7.0nm、大约3.0nm至大约6.0nm、大约3.0nm至大约5.0nm、大约3.0nm至大约4.5nm、大约3.0nm至大约4.1nm或大约3.0nm至大约4.0nm。
在一个特定实施方案中，通过本文所述的方法制成的有机二氧化硅材料可具有下述平均孔径：大约1.0nm至大约30.0nm，特别是大约1.0nm 至大约25.0nm，特别是大约1.5nm至大约25.0nm，特别是大约2.0nm 至大约25.0nm，特别是大约2.0nm至大约20.0nm，特别是大约2.0nm 至大约15.0nm，特别是大约2.0nm至大约10.0nm。
使用表面活性剂作为模板合成介孔材料可产生高度有序的结构，例如清晰限定的圆柱形孔隙通道。在一些情况下，在N2吸附等温线中没有观察到滞后回线。在另一些情况下，例如如果介孔材料具有有序性差的孔隙结构，可以从N2吸附等温线实验中观察到滞后回线。在这样的情况下，不受制于理论，但该滞后可由孔隙形状/尺寸的规则性的不足和/或由此类不规则孔隙中的瓶颈收缩造成。
III.D.表面积
有机二氧化硅材料的表面积可以例如使用在本领域技术人员的专业知识范围内的氮气吸附-解吸等温线技术，如BET(Brunauer Emmet Teller) 法测定。这种方法可以测定总表面积、外表面积和微孔表面积。除非另行规定，如本文所用的“总表面积”是指如通过BET法测定的总表面积。除非另行规定，如本文所用的“微孔表面积”是指如通过BET法测定的微孔表面积。
在各实施方案中，有机二氧化硅材料可具有下述总表面积：大于或等于大约100m2/g、大于或等于大约200m2/g、大于或等于大约300m2/g、大于或等于大约400m2/g、大于或等于大约450m2/g、大于或等于大约500 m2/g、大于或等于大约550m2/g、大于或等于大约600m2/g、大于或等于大约700m2/g、大于或等于大约800m2/g、大于或等于大约850m2/g、大于或等于大约900m2/g、大于或等于大约1,000m2/g、大于或等于大约1,050 m2/g、大于或等于大约1,100m2/g、大于或等于大约1,150m2/g、大于或等于大约1,200m2/g、大于或等于大约1,250m2/g、大于或等于大约1,300 m2/g、大于或等于大约1,400m2/g、大于或等于大约1,450m2/g、大于或等于大约1,500m2/g、大于或等于大约1,550m2/g、大于或等于大约1,600m2/g、大于或等于大约1,700m2/g、大于或等于大约1,800m2/g、大于或等于大约1,900m2/g、大于或等于大约2,000m2/g、大于或等于大于或等于大约2,100m2/g、大于或等于大约2,200m2/g、大于或等于大约2,300m2/g或大约2,500m2/g。
附加地或替代性地，有机二氧化硅材料可具有下述总表面积：大约50 m2/g至大约2,500m2/g、大约50m2/g至大约2,000m2/g、大约50m2/g至大约1,500m2/g、大约50m2/g至大约1,000m2/g、大约100m2/g至大约2,500 m2/g、大约100m2/g至大约2,300m2/g、大约100m2/g至大约2,200m2/g、大约100m2/g至大约2,100m2/g、大约100m2/g至大约2,000m2/g、大约 100m2/g至大约1,900m2/g、大约100m2/g至大约1,800m2/g、大约100m2/g 至大约1,700m2/g、大约100m2/g至大约1,600m2/g、大约100m2/g至大约1,550m2/g、大约100m2/g至大约1,500m2/g、大约100m2/g至大约1,450 m2/g、大约100m2/g至大约1,400m2/g、大约100m2/g至大约1,300m2/g、大约100m2/g至大约1,250m2/g、大约100m2/g至大约1,200m2/g、大约 100m2/g至大约1,150m2/g、大约100m2/g至大约1,100m2/g、大约100m2/g 至大约1,050m2/g、大约100m2/g至大约1,000m2/g、大约100m2/g至大约900m2/g、大约100m2/g至大约850m2/g、大约100m2/g至大约800m2/g、大约100m2/g至大约700m2/g、大约100m2/g至大约600m2/g、大约100 m2/g至大约550m2/g、大约100m2/g至大约500m2/g、大约100m2/g至大约450m2/g、大约100m2/g至大约400m2/g、大约100m2/g至大约300m2/g、大约100m2/g至大约200m2/g、大约200m2/g至大约2,500m2/g、大约200 m2/g至大约2,300m2/g、大约200m2/g至大约2,200m2/g、大约200m2/g 至大约2,100m2/g、大约200m2/g至大约2,000m2/g、大约200m2/g至大约1,900m2/g、大约200m2/g至大约1,800m2/g、大约200m2/g至大约1,700 m2/g、大约200m2/g至大约1,600m2/g、大约200m2/g至大约1,550m2/g、大约200m2/g至大约1,500m2/g、大约200m2/g至大约1,450m2/g、大约200m2/g至大约1,400m2/g、大约200m2/g至大约1,300m2/g、大约200m2/g 至大约1,250m2/g、大约200m2/g至大约1,200m2/g、大约200m2/g至大约1,150m2/g、大约200m2/g至大约1,100m2/g、大约200m2/g至大约1,050 m2/g、大约200m2/g至大约1,000m2/g、大约200m2/g至大约900m2/g、大约200m2/g至大约850m2/g、大约200m2/g至大约800m2/g、大约200 m2/g至大约700m2/g、大约200m2/g至大约600m2/g、大约200m2/g至大约550m2/g、大约200m2/g至大约500m2/g、大约200m2/g至大约450m2/g、大约200m2/g至大约400m2/g、大约200m2/g至大约300m2/g、大约500 m2/g至大约2,500m2/g、大约500m2/g至大约2,300m2/g、大约500m2/g 至大约2,200m2/g、大约500m2/g至大约2,100m2/g、大约500m2/g至大约2,000m2/g、大约500m2/g至大约1,900m2/g、大约500m2/g至大约1,800 m2/g、大约500m2/g至大约1,700m2/g、大约500m2/g至大约1,600m2/g、大约500m2/g至大约1,550m2/g、大约500m2/g至大约1,500m2/g、大约500m2/g至大约1,450m2/g、大约500m2/g至大约1,400m2/g、大约500m2/g 至大约1,300m2/g、大约500m2/g至大约1,250m2/g、大约500m2/g至大约1,200m2/g、大约500m2/g至大约1,150m2/g、大约500m2/g至大约1,100 m2/g、大约500m2/g至大约1,050m2/g、大约500m2/g至大约1,000m2/g、大约500m2/g至大约900m2/g、大约500m2/g至大约850m2/g、大约500 m2/g至大约800m2/g、大约500m2/g至大约700m2/g、大约500m2/g至大约600m2/g、大约500m2/g至大约550m2/g、大约1,000m2/g至大约2,500 m2/g、大约1,000m2/g至大约2,300m2/g、大约1,000m2/g至大约2,200m2/g、大约1,000m2/g至大约2,100m2/g、大约1,000m2/g至大约2,000m2/g、大约1,000m2/g至大约1,900m2/g、大约1,000m2/g至大约1,800m2/g、大约 1,000m2/g至大约1,700m2/g、大约1,000m2/g至大约1,600m2/g、大约1,000 m2/g至大约1,550m2/g、大约1,000m2/g至大约1,500m2/g、大约1,000m2/g 至大约1,450m2/g、大约1,000m2/g至大约1,400m2/g、大约1,000m2/g至大约1,300m2/g、大约1,000m2/g至大约1,250m2/g、大约1,000m2/g至大约1,200m2/g、大约1,000m2/g至大约1,150m2/g、大约1,000m2/g至大约 1,100m2/g或大约1,000m2/g至大约1,050m2/g。
在一个特定实施方案中，本文所述的有机二氧化硅材料可具有大约 100m2/g至大约2,500m2/g，特别是大约200m2/g至大约2,500m2/g，特别是大约200m2/g至大约2,000m2/g，特别是大约500m2/g至大约2,000m2/g，或特别是大约1,000m2/g至大约2,000m2/g的总表面积。
III.E.孔隙体积
通过本文所述的方法制成的有机二氧化硅材料的孔隙体积可以例如使用在本领域技术人员的专业知识范围内的氮气吸附-解吸等温线技术，如 BET(Brunauer EmmetTeller)法测定。
在各实施方案中，有机二氧化硅材料可具有下述孔隙体积：大于或等于大约0.1cm3/g、大于或等于大约0.2cm3/g、大于或等于大约0.3cm3/g、大于或等于大约0.4cm3/g、大于或等于大约0.5cm3/g、大于或等于大约0.6 cm3/g、大于或等于大约0.7cm3/g、大于或等于大约0.8cm3/g、大于或等于大约0.9cm3/g、大于或等于大约1.0cm3/g、大于或等于大约1.1cm3/g、大于或等于大约1.2cm3/g、大于或等于大约1.3cm3/g、大于或等于大约1.4 cm3/g、大于或等于大约1.5cm3/g、大于或等于大约1.6cm3/g、大于或等于大约1.7cm3/g、大于或等于大约1.8cm3/g、大于或等于大约1.9cm3/g、大于或等于大约2.0cm3/g、大于或等于大约2.5cm3/g、大于或等于大约3.0 cm3/g、大于或等于大约3.5cm3/g、大于或等于大约4.0cm3/g、大于或等于大约5.0cm3/g、大于或等于大约6.0cm3/g、大于或等于大约7.0cm3/g 或大约10.0cm3/g。
附加地或替代性地，有机二氧化硅材料可具有下述孔隙体积：大约0.1 cm3/g至大约10.0cm3/g、大约0.1cm3/g至大约7.0cm3/g、大约0.1cm3/g 至大约6.0cm3/g、大约0.1cm3/g至大约5.0cm3/g、大约0.1cm3/g至大约 4.0cm3/g、大约0.1cm3/g至大约3.5cm3/g、大约0.1cm3/g至大约3.0cm3/g、大约0.1cm3/g至大约2.5cm3/g、大约0.1cm3/g至大约2.0cm3/g、大约0.1 cm3/g至大约1.9cm3/g、大约0.1cm3/g至大约1.8cm3/g、大约0.1cm3/g 至大约1.7cm3/g、大约0.1cm3/g至大约1.6cm3/g、大约0.1cm3/g至大约 1.5cm3/g、大约0.1cm3/g至大约1.4cm3/g、大约0.1cm3/g至大约1.3cm3/g、大约0.1cm3/g至大约1.2cm3/g、大约0.1cm3/g至大约1.1、大约0.1cm3/g 至大约1.0cm3/g、大约0.1cm3/g至大约0.9cm3/g、大约0.1cm3/g至大约0.8cm3/g、大约0.1cm3/g至大约0.7cm3/g、大约0.1cm3/g至大约0.6cm3/g、大约0.1cm3/g至大约0.5cm3/g、大约0.1cm3/g至大约0.4cm3/g、大约0.1 cm3/g至大约0.3cm3/g、大约0.1cm3/g至大约0.2cm3/g、0.2cm3/g至大约 10.0cm3/g、大约0.2cm3/g至大约7.0cm3/g、大约0.2cm3/g至大约6.0 cm3/g、大约0.2cm3/g至大约5.0cm3/g、大约0.2cm3/g至大约4.0cm3/g、大约0.2cm3/g至大约3.5cm3/g、大约0.2cm3/g至大约3.0cm3/g、大约0.2 cm3/g至大约2.5cm3/g、大约0.2cm3/g至大约2.0cm3/g、大约0.2cm3/g 至大约1.9cm3/g、大约0.2cm3/g至大约1.8cm3/g、大约0.2cm3/g至大约 1.7cm3/g、大约0.2cm3/g至大约1.6cm3/g、大约0.2cm3/g至大约1.5cm3/g、大约0.2cm3/g至大约1.4cm3/g、大约0.2cm3/g至大约1.3cm3/g、大约0.2 cm3/g至大约1.2cm3/g、大约0.2cm3/g至大约1.1、大约0.5cm3/g至大约 1.0cm3/g、大约0.5cm3/g至大约0.9cm3/g、大约0.5cm3/g至大约0.8cm3/g、大约0.5cm3/g至大约0.7cm3/g、大约0.5cm3/g至大约0.6cm3/g、大约0.5 cm3/g至大约0.5cm3/g、大约0.5cm3/g至大约0.4cm3/g、大约0.5cm3/g 至大约0.3cm3/g、0.5cm3/g至大约10.0cm3/g、大约0.5cm3/g至大约7.0 cm3/g、大约0.5cm3/g至大约6.0cm3/g、大约0.5cm3/g至大约5.0cm3/g、大约0.5cm3/g至大约4.0cm3/g、大约0.5cm3/g至大约3.5cm3/g、大约0.5 cm3/g至大约3.0cm3/g、大约0.5cm3/g至大约2.5cm3/g、大约0.5cm3/g 至大约2.0cm3/g、大约0.5cm3/g至大约1.9cm3/g、大约0.5cm3/g至大约 1.8cm3/g、大约0.5cm3/g至大约1.7cm3/g、大约0.5cm3/g至大约1.6cm3/g、大约0.5cm3/g至大约1.5cm3/g、大约0.5cm3/g至大约1.4cm3/g、大约0.5 cm3/g至大约1.3cm3/g、大约0.5cm3/g至大约1.2cm3/g、大约0.5cm3/g 至大约1.1、大约0.5cm3/g至大约1.0cm3/g、大约0.5cm3/g至大约0.9 cm3/g、大约0.5cm3/g至大约0.8cm3/g、大约0.5cm3/g至大约0.7cm3/g或大约0.5cm3/g至大约0.6cm3/g。
IV.有机二氧化硅材料涂布的基底的用途
可通过本发明的方法获得的有机二氧化硅材料可用于若干领域。
在某些实施方案中，本文所述的有机二氧化硅材料可用作用于气体和液体分离的吸附剂。
IV.A.色谱法
在一些情况中，有机二氧化硅材料涂布的基底可用于色谱法，例如气相色谱法、液相色谱法和/或超临界色谱法。有机二氧化硅材料涂布的基底可以在气相色谱法、液相色谱法和/或超临界色谱法中存在于色谱柱中并与被分析物接触。
在另一实施方案中，提供制备色谱柱的方法。该方法包括：(a)将至少一种如本文所述的式[Z1Z2SiCH2]3(Ia)的化合物和任选至少一种如本文所述的式(II)–(VI)的化合物添加到实质上不含结构导向剂或致孔剂的水性混合物中以形成溶液；(c)将如本文所述的浆料涂布到色谱柱上；(d)老化如本文所述的浆料；和(e)干燥如本文所述的浆料以获得包含如本文所述的吸附剂材料和含如本文所述的有机二氧化硅材料的粘合剂的涂层。
IV.B.气体分离法
在一些情况中，有机二氧化硅材料涂布的基底可用于如本文中提供的气体分离法。该气体分离法可包括使含有至少一种污染物的气体混合物与如根据本文所述的方法制成的本文所述的有机二氧化硅材料涂布的基底接触。
在各实施方案中，气体分离法可通过变动吸附法，如变压吸附(PSA) 和变温吸附(TSA)实现。所有变动吸附法通常具有吸附步骤，其中进料混合物(通常在气相中)流经吸附剂以优先吸附相对于较不易吸附的组分更易吸附的组分。组分可能由于吸附剂的动力学或平衡性质而更易吸附。吸附剂或有机二氧化硅材料涂布的基底通常可包含在构成变动吸附单元的部件的接触器中。该接触器通常可含有工程结构化吸附剂床或微粒吸附剂床。该床可含有有机二氧化硅材料涂布的基底和其它材料，如其它吸附剂、介孔填充材料和/或用于减轻来自吸附和解吸热的温度漂移的惰性材料。变动吸附单元中的其它组件可包括，但不一定限于，阀、管道、罐和其它接触器。变动吸附法详细描述在美国专利Nos.8,784,533；8,784,534； 8,858,683；和8,784,535中，它们各自经此引用并入本文。本文中可单独或组合使用的方法的实例是PSA、TSA、变压变温吸附(PTSA)、部分吹扫置换变动吸附(partialpurge displacement swing adsorption，PPSA)、 PPTSA、快速周期PSA(RCPSA)、RCTSA、RCPPSA和RCPTSA。
PSA法依赖于气体在压力下倾向于吸附在吸附剂材料(例如本文所述有机二氧化硅材料)的孔隙结构内的事实。通常，压力越高，吸附的目标气体组分的量越大。当压力降低时，通常释放或解吸吸附的目标组分。PSA 法可用于分离气体混合物的气体，因为由于吸附剂的平衡或动力学性质，不同气体倾向于在不同程度上填充吸附剂的孔隙或自由体积。在被描述为“平衡控制”法的许多重要用途中，吸附选择性主要基于第一和第二组分的差异性平衡吸收。在被描述为“动力学控制”法的另一类重要用途中，吸附选择性主要基于第一和第二组分的差异吸收速率。
如果气体混合物，如天然气在压力下经过含有对二氧化碳比对甲烷更有选择性的聚合物吸附剂或微孔吸附剂的容器，至少一部分二氧化碳可被该吸附剂选择性吸附，且离开该容器的气体富集甲烷。当该吸附剂(例如本文所述的有机二氧化硅材料)达到其吸附二氧化碳的容量的终点时，其可通过减压再生，由此释放吸附的二氧化碳。然后通常对该吸附剂吹扫并再加压并准备好用于另一吸附周期。
TSA法也依赖于气体在压力下倾向于吸附在吸附剂材料的孔隙结构内的事实。当提高吸附剂(例如本文所述的有机二氧化硅材料)的温度时，吸附的气体通常被释放或解吸。通过循环变动吸附剂床的温度，TSA法在与对气体混合物中的一种或多种组分具有选择性的吸附剂一起使用时可用于分离混合物中的气体。部分变压吹扫置换吸附(Partialpressure purge displacement(PPSA)swing adsorption)法通过吹扫将吸附剂再生。快速周期(RC)变动吸附法在短时间量内完成变动吸附法的吸附步骤。对于动力学选择性吸附剂，优选使用快速周期变动吸附法。如果周期时间变得太长，动力学选择性损失。这些变动吸附程序可以单独或组合使用。本文中可单独或组合使用的方法的实例是PSA、TSA、变压变温吸附(PTSA)、部分吹扫置换变动吸附(partial purge displacement swing adsorption(PPSA))、PPTSA、快速周期PSA(RCPSA)、RCTSA、真空变压吸附(VPSA)、RCPPSA和RCPTSA。
在PSA法中，通过压力的循环变化与接触吸附剂容器中的吸附剂材料固定床的流道中的流向的循环反转的配合来分离含有第一和第二气体组分的进料气体混合物。在TSA或PPSA法的情况下，气体组分的温度和/或分压的循环变化可以与经过流道以进行分离的气流配合。任何特定PSA用途中的方法在通过其周期表征的循环频率下和经过在第一相对较高压力与第二相对较低压力之间的压力袋(envelope)运行。PSA中的分离通过压力变化与流道内的流动型式配合实现，以使流道中的气体混合物在流道中以第一方向流动时富集第二组分(由于第一组分优先吸附性吸取在吸附剂材料中)，而该气体混合物在流道中以相反方向流动时富集第一组分(已被吸附剂材料解吸)。为了实现分离性能目标(即产物气体纯度、回收率和生产率)，应该设计工艺参数和运行条件以在循环频率下和在压力袋(envelope)内实现第一和第二组分在吸附剂材料上的足够高的吸附选择性。
变动吸附法可用于从多种多样的气体混合物中除去各种目标气体，也称作“污染物气体”。通常，在二元分离系统中，如本文所用的“轻质组分”是指在该方法的吸附步骤中不优先被吸附剂吸取的物类或分子组分。相反，在这样的二元系统中，如本文所用的“重质组分”通常是指在该方法的吸附步骤中优先被吸附剂吸取的物类或分子组分。但是，在优先吸附的组分具有比不优先吸附的组分低的分子量的二元分离体系中，那些描述可能不必然与如上文公开的相互关联。
可在本文所述的方法中分离的气体混合物的一个实例是包含CH4的气体混合物，如天然气料流。包含CH4的气体混合物可含有显著含量的污染物，如H2O、H2S、CO2、N2、硫醇和/或重质烃。附加地或替代性地，该气体混合物可包含作为污染物的NOx和/或SOx物类，如废气料流、烟气料流和湿气料流。本文所用的术语“NOx”和“NOx”物类是指可存在于废气，如来自燃烧过程的废气中的各种氮氧化物。该术语是指各种氮氧化物，包括但不限于，一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)、过氧化氮(N2O)、五氧化二氮(N2O5)及其混合物。本文所用的术语“SOx”和“SOx物类”是指可存在于废气，如来自燃烧过程的废气中的各种硫氧化物。该术语是指各种硫氧化物，包括但不限于，SO、SO2、SO3、SO4、S7O2和S6O2。因此，污染物的实例包括，但不限于H2O、H2S、CO2、N2、硫醇、重质烃、NOx和/或SOx物类。特别地，该气体混合物可包含CH4且所述至少一种污染物是CO2、H2O、H2S、NOx和/或SOx。
可能合意的是用多个含有有机二氧化硅材料涂布的基底的结构吸附剂床操作，其中几个连接在加热/冷却操作中，另一些参与吸附(和/或解吸)。在这样的操作中，吸附剂床在切换成吸附工作之前可用循环传热介质显著冷却。这种操作的一个优点在于用于变换(swing)床的热能保留在传热介质中。如果吸附与冷却同时进行，该床中的显著部分的热会流失到无被吸附物的进料中并且可能需要更高的热负荷来恢复该传热介质的高温。
如上所述的吸附性动力学分离(AKS)法可用于开发和生产烃，如油气加工。特别地，如全文经此引用并入本文的美国专利申请公开No. 2013/032716中所述，本文所述的AKS法可以使用一种或多种动力学变动吸附法，如变压吸附(PSA)、变温吸附(TSA)、煅烧和部分变压(partial pressure swing)或置换吹扫吸附(PPSA)，包括这些方法的组合；各变动吸附法可以与快速周期一起使用，如使用一个或多个快速周期变压吸附 (RC-PSA)单元、使用一个或多个快速周期变温吸附(RC-TSA)单元或使用一个或多个快速周期分压变压吸附(RC-PPSA)单元；示例性的动力学变动吸附法描述在美国专利Nos.7,959,720；8,545,602；8,529,663； 8,444,750；和8,529,662和美国临时申请Nos.61/448,121；61/447,848；61/447,869；和61/447,877中，它们各自全文经此引用并入本文。所提供的方法可用于从气体混合物中快速大规模有效分离各种目标气体。
所提供的方法和装置可用于通过除去污染物制备天然气产物。所提供的方法和装置可用于制备用于公用事业的气体进料流，包括分离应用，如露点控制、脱硫/解毒、腐蚀预防/控制、脱水、热值、调节和提纯。采用一种或多种分离应用的公用事业的实例可包括生成燃料气体、密封气体、非饮用水、保护气体、仪器和控制气体、制冷剂、惰性气体和烃回收。示例性的“不得超过(not to exceed)”产物(或“目标”)酸性气脱除规范可包括：(a)2体积％CO2，4ppm H2S；(b)50ppm CO2，4ppm H2S；或(c) 1.5体积％CO2，2ppm H2S。
所提供的方法和装置也可用于从烃料流中除去酸性气。酸性气脱除技术变得越来越重要，因为剩余天然气储备表现出更高的酸性气(酸气)资源浓度。烃进料流的酸性气的量可广泛变化，如从几ppm至90体积％。来自示例性天然气储备的酸性气浓度的非限制性实例可包括至少(a)1体积％H2S、5体积％CO2；(b)1体积％H2S、15体积％CO2；(c)1体积％H2S、60体积％CO2；(d)15体积％H2S、15体积％CO2；或(e)15体积％H2S、 30体积％CO2的浓度。
下列一种或多种可以与本文中提供的方法和装置一起使用以在保持相对较高的烃回收率的同时制备合意的产物料流：
(a)如2011年3月1日提交的美国临时申请No.61/447,854以及美国专利No.8,784,533中所述借助使用先进循环和吹扫的RC-TSA除去酸性气，所述文献一起全文经此引用并入本文；
(b)如美国专利Nos.7,959,720；8,444,750；和8,529,663中所述使用介孔填料降低截留在吸附剂床中的甲烷量和提高总体烃回收率，各自全文经此引用并入本文；
(c)在多个步骤中将一个或多个RC-TSA单元解压至中间压力从而可在较高平均压力下捕集酸性气排气，由此降低酸性气回注(acid gas injection)所需的压缩；这些中间解压步骤的压力水平可以与酸性气压缩机的级间压力匹配以优化整个压缩系统；
(d)使用排气或再循环料流将加工和烃损失减至最低，如使用来自一个或多个RC-TSA单元的排气料流作为燃料气体而非回注或排出；
(e)使用在单个床中的许多吸附剂粒子以在除去第二污染物，如CO2之前除去痕量的第一污染物，如H2S；这样的分段床可以用RC-TSA单元以最低吹扫流速提供严格的酸性气脱除至ppm水平；
(f)在一个或多个RC-TSA单元之前使用进料压缩以实现所需产物纯度；
(g)同时除去非酸性气污染物，如硫醇、COS和BTEX；选择实现其的方法和材料；
(h)基于吸附剂材料动力学选择周期时间和周期步骤；和
(i)使用这样的方法和装置，其尤其使用两个串联RC-TSA单元，其中第一RC-TSA单元净化进料流至所需产物纯度，第二RC-TSA单元净化来自第一单元的排气以捕集甲烷并保持高烃回收率；使用这种系列设计可降低介孔填料的需求量。
本文中提供的方法、装置和系统可用于大型气体处理设施，如加工大于5百万标准立方英尺/天(MSCFD)天然气，例如大于15MSCFD、大于25MSCFD、大于50MSCFD、大于100MSCFD、大于500MSCFD、大于十亿标准立方英尺/天(BSCFD)或大于2BSCFD的设施。
V.附加实施方案
本发明可以另外或替代性地包括一个或多个下列实施方案。
实施方案1.一种涂布基底的方法，所述方法包括：
(i)将至少一种式[Z1Z2SiCH2]3(Ia)的化合物添加到实质上不含结构导向剂或致孔剂的水性混合物中以形成溶液，其中各Z1代表羟基、C1–C4烷氧基或键合到另一化合物的硅原子上的氧原子且各Z2代表羟基、C1–C4烷氧基、C1–C4烷基或键合到另一化合物的硅原子上的氧原子；
(ii)将吸附剂材料添加到所述溶液中以形成浆料；
(iii)将所述浆料涂布到基底上；
(iv)老化所述浆料；和
(v)干燥所述浆料以获得包含所述吸附剂材料和含有机二氧化硅材料的粘合剂的涂层，所述有机二氧化硅材料是包含式[Z3Z4SiCH2]3(I)的独立单元的聚合物，其中各Z3代表羟基、C1–C4烷氧基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子且各Z4代表羟基、C1–C4烷氧基、 C1–C4烷基、键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子。
实施方案2.实施方案1的方法，其中各Z1代表C1–C2烷氧基。
实施方案3.实施方案1或2的方法，其中各Z2代表C1–C4烷氧基。
实施方案4.前述实施方案任一项的方法，其中各Z2代表C1–C2烷氧基。
实施方案5.前述实施方案任一项的方法，其中所述至少一种式(Ia)的化合物是1,1,3,3,5,5-六乙氧基-1,3,5-三硅杂环己烷。
实施方案6.前述实施方案任一项的方法，其中各Z3代表羟基、C1–C2烷氧基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧，且Z4代表羟基、C1–C2烷基、C1–C2烷氧基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧。
实施方案7.前述实施方案任一项的方法，其中各Z3代表羟基、乙氧基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧，且各Z4代表羟基、乙氧基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧。
实施方案8.前述实施方案任一项的方法，其进一步包括向所述水性混合物中加入至少第二化合物，其选自：
(i)另一式(Ia)的化合物；
(ii)式R1OR2R3R4Si(II)的化合物，其中各R1代表C1–C4烷基；且R2、 R3和R4各自独立地选自C1–C4烷基、C1–C4烷氧基、含氮C1–C10烷基、含氮杂烷基和含氮任选取代的杂环烷基；
(iii)式Z5Z6Z7Si–R–SiZ5Z6Z7(III)的化合物，其中各Z5独立地代表 C1–C4烷氧基；各Z6和Z7独立地代表C1–C4烷氧基或C1–C4烷基；R选自C1–C8亚烷基、C2–C8亚烯基、C2–C8亚炔基、含氮C1–C10亚烷基、任选取代的C6–C20芳烷基和任选取代的C4–C20杂环烷基；
(iv)式M1(OZ8)3(IV)的化合物，其中M1代表第13族金属且各Z8独立地代表C1–C6烷基；
(v)式(Z9O)2M2-O-Si(OZ10)3(V)的化合物，其中M2代表第13族金属且Z9和Z10各自独立地代表C1–C6烷基；和
(vi)下式的环状化合物
其中各R1独立地为X1OX2X3SiX4基团，其中各X1代表C1–C4烷基； X2和X3各自独立地代表C1–C4烷基、C1–C4烷氧基；且X4代表键合到该环状化合物的氮原子上的C1–C8亚烷基；和
(vii)它们的组合。
实施方案9.实施方案8的方法，其中第二化合物是式(Ia)的化合物，其中各Z1代表C1–C2烷氧基且Z2代表C1–C2烷氧基或C1–C2烷基。
实施方案10.实施方案9的方法，其中式(Ia)的化合物是1,3,5-三甲基 -1,3,5-三乙氧基-1,3,5-三硅杂环己烷。
实施方案11.实施方案8–10任一项的方法，其中第二化合物是式(II) 的化合物，其中各R1代表C1–C2烷基且R2、R3和R4各自独立地为C1–C2烷基、C1–C2烷氧基、含氮C3–C10烷基、含氮C4–C10杂芳烷基或含氮任选取代的C4–C10杂环烷基。
实施方案12.实施方案11的方法，其中式(II)的化合物选自原硅酸四乙酯、甲基三乙氧基硅烷、(N,N-二甲基-氨基丙基)三甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、4-甲基-1-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)- 哌嗪、4-(2-(三乙氧基甲硅烷基)乙基)吡啶、1-(3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基)-4,5-二氢-1H-咪唑和(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷。
实施方案13.实施方案8–12任一项的方法，其中第二化合物是式(III) 的化合物，其中各Z5代表C1–C2烷氧基；各Z6和Z7独立地代表C1–C2烷氧基或C1–C2烷基；且R选自C1–C4亚烷基、C2–C4亚烯基、C2–C4亚炔基和含氮C4–C10亚烷基。
实施方案14.实施方案13的方法，其中式(III)的化合物选自1,2-双(甲基二乙氧基甲硅烷基)乙烷、双(三乙氧基甲硅烷基)甲烷、1,2-双-(三乙氧基甲硅烷基)乙烯、N,N’-双[(3-三甲氧基甲硅烷基)丙基]乙二胺、双[(甲基-二乙氧基甲硅烷基)丙基]胺和双[(甲基二甲氧基甲硅烷基)丙基]-N-甲基胺。
实施方案15.实施方案8–14任一项的方法，其中第二化合物是式(IV) 的化合物，其中M1是Al或B且各Z8代表C1–C4烷基。
实施方案16.实施方案8–15任一项的方法，其中第二化合物是式(V) 的化合物，其中M2是Al或B；且Z9和Z10各自独立地代表C1–C4烷基。
实施方案17.实施方案8或15的方法，其中第二化合物选自三甲醇铝、三乙醇铝、异丙醇铝和三仲丁醇铝。
实施方案18.实施方案8–17任一项的方法，其中第二化合物是式(VI) 的化合物，其中各X1代表C1–C2烷基；X2和X3各自独立地代表C1–C2烷基或C1–C2烷氧基；且各X4代表键合到该环状化合物的氮原子上的C1–C4亚烷基。
实施方案19.实施方案18的方法，其中式(VI)的化合物是三(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)异氰脲酸酯。
实施方案20.前述实施方案任一项的方法，其中所述水性混合物包含碱并具有大约8至大约15的pH。
实施方案21.实施方案20的方法，其中所述碱是氢氧化铵或金属氢氧化物。
实施方案22.前述实施方案任一项的方法，其中所述水性混合物包含酸并具有大约0.01至大约6.0的pH。
实施方案23.实施方案22的方法，其中所述酸是无机酸。
实施方案24.实施方案23的方法，其中所述无机酸是盐酸。
实施方案25.前述实施方案任一项的方法，其中所述浆料在步骤(d)中在大约20℃至大约125℃的温度下老化最多24小时。
实施方案26.前述实施方案任一项的方法，其中所述浆料在大约70℃至大约150℃的温度下干燥。
实施方案27.前述实施方案任一项的方法，其中将步骤(c)重复一次或多次以制造更厚涂层。
实施方案28.前述实施方案任一项的方法，其进一步包括预处理所述基底。
实施方案29.实施方案28的方法，其中预处理所述基底包括将包含氧化剂和任选无机酸的溶液施加到所述基底上。
实施方案30.实施方案29的方法，其中所述氧化剂是过氧化氢。
实施方案31.实施方案29或30的方法，其中所述无机酸是硫酸。
实施方案32.前述实施方案任一项的方法，其中所述有机二氧化硅材料具有大约2.0nm至大约25.0nm的平均孔径。
实施方案33.前述实施方案任一项的方法，其中所述有机二氧化硅材料具有大约200m2/g至大约2500m2/g的表面积。
实施方案34.前述实施方案任一项的方法，其中所述有机二氧化硅材料具有0.1cm3/g至大约3.0cm3/g的孔隙体积。
实施方案35.前述实施方案任一项的方法，其进一步包括在涂布前搅拌所述浆料。
实施方案36.前述实施方案任一项的方法，其中所述吸附剂材料选自微孔吸附剂材料、介孔吸附剂材料、类似的周期性介孔吸附剂材料、金属氧化物、碳及其组合。
实施方案37.前述实施方案任一项的方法，其中所述吸附剂材料是沸石。
实施方案38.实施方案37的方法，其中所述沸石选自沸石A的阳离子形式、Y、脱铝Y或Linde L；菱沸石；毛沸石；丝光沸石；沸石β； ZSM型沸石；MCM-22；MCM-49；Nu-87；UTD-1；CIT-5；EMC-2；和Cloverite。
实施方案39.前述实施方案任一项的方法，其中在添加吸附剂材料之前将所述溶液搅拌至少18小时。
实施方案40.前述实施方案任一项的方法，其进一步包括将C1–C4醇添加到所述溶液中。
实施方案41.实施方案40的方法，其中所述C1–C4醇是乙醇。
实施方案42.前述实施方案任一项的方法，其进一步包括将附加量的式(Ia)的化合物添加到所述浆料中。
实施方案43.实施方案42的方法，其中式(Ia)的化合物是1,1,3,3,5,5- 六乙氧基-1,3,5-三硅杂环己烷。
实施方案44.前述实施方案任一项的方法，其进一步包括在涂布后向所述基底供应吹扫气体。
实施方案45.实施方案44的方法，其中所述吹扫气体是惰性气体。
实施方案46.实施方案45的方法，其中所述惰性气体是氮气。
实施方案47.前述实施方案任一项的方法，其中所述基底选自毛细管、微通道、整料、球形二氧化硅粒子和硅晶片。
实施方案48.前述实施方案任一项的方法，其中所述方法不包括煅烧步骤。
实施方案49.前述实施方案任一项的方法，其中所述涂层具有最多大约150μm的厚度。
实施方案50.前述实施方案任一项的方法，其中所述涂层包含大约1％至大约50％有机二氧化硅材料作为粘合剂。
实施方案51.根据前述实施方案任一项的方法制成的有机二氧化硅材料涂布的基底。
实施方案52.实施方案51的有机二氧化硅材料涂布的基底，其用于色谱法。
实施方案53.实施方案51或52的有机二氧化硅材料涂布的基底，其用于气相色谱法、液相色谱法或超临界色谱法。
实施方案54.一种气体分离法，其包括使包含CH4和选自CO2、H2O、 H2S、NOx和SOx的至少一种污染物的气体混合物与实施方案51的有机二氧化硅材料涂布的基底接触。
实施方案55.实施方案54的气体分离法，其中所述方法包括PSA、 TSA、PPSA、PTSA、RCPSA、RCTSA、RCPPSA或RCPTSA。
实施例
下列实施例仅是示例性的，并且不以任何方式限制本公开。
实施例1–毛细管柱涂布实验
下面是用有机二氧化硅材料粘合剂和沸石材料涂布获自 Sigma-Aldrich的石英毛细管柱(25cm长x 530μm内径)(未涂布色谱柱)的程序：
1.处理管柱:该管柱用由30重量％过氧化氢和48重量％硫酸(1:1 重量比)制成的溶液预处理。用该溶液填充毛细管30分钟，然后用去离子 (DI)水洗涤。该管柱在用沸石涂布前在真空炉中在120℃下干燥整夜 (16-24小时)。
2.制造溶液:将6.23克30％NH4OH与7.92克DI水混合以制造水性混合物。将1克(或可添加最多4克)1,1,3,3,5,5-六乙氧基-1,3,5-三硅杂环己烷(“试剂1”)添加到上述水性混合物中以制造介孔有机二氧化硅(MO) 溶液。然后将该溶液在室温(15℃-25℃)下搅拌1天(24-30小时)。然后将乙醇以1:1MO溶液:乙醇重量比(wt:wt)添加到上述溶液中。
3.添加沸石或二氧化硅以制造浆料:将0.78克沸石添加到2克上述 MO溶液中以形成沸石/MO浆料或二氧化硅/MO浆料。将该浆料声处理 10分钟。然后将3.0克试剂1添加到该浆料中。将该浆料在室温(15℃-25 ℃)下搅拌1天(24-30小时)。
4.涂布管柱:利用高压氮气(35KPa)流用沸石/MO浆料或二氧化硅 /MO浆料填充处理过的管柱。高压氮气吹扫持续至少5分钟。将涂布的管柱在室温下保持1天(24-30小时)以使MO粘合剂固化。然后将该管柱转移到炉中并在70℃至75℃下处理6小时。然后将该管柱在真空下在120 ℃下干燥整夜(16-24小时)。
5.在一些情况中，通过重复步骤4施加多个涂层。
根据下表1使用不同量的试剂1和不同沸石或二氧化硅重复上述程序以制造不同沸石/MO和二氧化硅/MO浆料。在表1中，沸石3A、4A、5A 和13X和硅胶(100-200μm微粒)获自Sigma-Aldrich(St Louis,MO)。硅胶(5μm球体)获自SORBTECH(Norcross,GA)。
图1-9显示各沸石/MO和二氧化硅/MO浆料在毛细管柱上的涂层的 SEM图像。在各副本(repetition)中，使用25厘米长x 530μm内径的石英毛细管(Sigma-Aldrich未涂布色谱柱)，图5除外，其中使用100 厘米长的毛细管柱。DDR(高SiO2[Si]ZSM-58的～10μm直径晶体)如例如美国专利公开No.2014/0157986中所述制备。
表1
*对于涂层5，使用100厘米长的毛细管柱代替25厘米长的毛细管柱
**对于涂层6，使用1.54克MO溶液代替2克
***对于涂层9，在毛细管柱上施加沸石/MO浆料的两个涂层
上文测试的涂层1–9表现出均匀覆盖和良好品质。
实施例2–沸石/MO涂层的粘附质量
为了测试沸石/MO涂层在毛细管柱表面上的粘附质量，对于涂层2和3，使用高速氮气(40-50SCFH)吹扫毛细管柱整夜(16-24小时)。实验数据表明存在最初16重量％的极小涂层损失，几乎没有另外的损失，表明沸石/MO涂层在毛细管柱表面上的良好粘附质量。图10和11是在高速氮气吹扫之前/之后的涂层的SEM图像，而图12显示在用传统二氧化硅粘合剂涂布的毛细管柱上的相同程序(涂布方法相同，不同的是用胶体二氧化硅代替MO粘合剂)(对比涂层A)。图10和11中的图像显示MO粘结涂层在氮气吹扫后稳定。图12清楚造成使用传统二氧化硅粘合剂的涂层的破坏和损失。
实施例3–在大的表面上的沸石/MO涂层
3A.在SiO2/Si晶片上的沸石/MO涂层
制造6.23克30％NH4OH和7.92克DI水的水性混合物；然后将2 克1,1,3,3,5,5-六乙氧基-1,3,5-三硅杂环己烷(“试剂1”)添加到该水性混合物中以形成MO溶液，并将该MO溶液在室温(15℃-25℃)下搅拌1 天(24-30小时)。将乙醇以1:1重量比添加到该MO溶液中。用0.78克 13X分子筛和2克MO溶液制造沸石/MO浆料。将该沸石/MO浆料声处理10分钟。然后将该13X/MO浆料洗涂在SiO2/Si晶片上以获得涂层10。该涂布晶片(涂层10)根据实施例1固化和干燥。SEM分析证实如图13 中的SEM图像中所示的涂层10的高质量。
3B.在整料的通道表面上的沸石/MO涂层
使用与实施例3A中相同的方法，在整料的通道表面上涂布13X/MO 浆料以获得涂层11。使用N2吹出通道表面上的过量浆料。该涂布整料在室温下保持1天以使13X/MO粘合剂固化。该涂布整料(涂层11)根据实施例1固化和干燥。SEM分析证实如图14中的SEM图像中所示的涂层 11的高质量。该涂层的厚度为大约22μm。
实施例4–使用MO/沸石涂层的脱水
评估如图1a和1b中所示的涂层1从气体料流中除去水蒸气。单个毛细管柱用环氧密封剂安装在0.25英寸外径x 0.035”壁厚度7英寸长的316 不锈钢管中，以利于在试验单元中操作。在安装后，切掉530μm毛细管末端至大约180毫米的最终长度。所用的沸石涂布重量因此为大约2毫克。在使用前，该管柱在大约23℃和大气压(1atm)下用干氮气以500cc/min 吹扫几小时。
所用试验单元示意性显示在图15中。通常以500-1500sccm流动的含 10％氦气示踪物的氮气进料气体通过经过保持在600psig和大约25℃环境温度下的鼓泡器而用水饱和。该水饱和的气体料流在经过热管的同时被减压至400psig(或200psig，如所示)以产生含有大约600ppm水蒸气的进料气体。该进料气体经多通阀传送至吸附剂毛细管柱，其在下列实施例中在25℃的环境温度下运行。离开吸附剂毛细管的气体在经过背压调节器 (BPR)后借助质谱连续取样。由水穿透(breakthrough)曲线测定吸附剂的吸附容量。通过开关多通阀而用在所需压力下供应的干氮气(无氦气示踪物)吹扫吸附剂管，然后重复吸附过程，由此实施多个周期。通过将操作压力降至20psig而加速吹扫过程，接着如变压法(PSA)中典型的那样快速再增压以进行吸附步骤。
发现涂层1在所示条件下有效吸附水蒸气。代表性结果显示在图16 和17中并描述在下文中。
在200psig进料压力和含10％氦气示踪物和630ppm水蒸气的500 cc/min氮气(590psig鼓泡器)下进行初始几轮运行以建立变压程序。在此期间该吸附剂暴露在四个300秒吸附和相应的300秒解吸周期。通过用不含氦气示踪剂的500cc/min干氮气解压至大约20psig，实现从沸石中解吸水。在运行全程保持正向流动。在此时间框架中处理总共127mmol水/g 13X 吸附剂，远超过大约19.4mmol/g的13X沸石水吸附容量(由D.W.Breck,Zeolite Molecular Sieves,Wiley-Interscience,1974,p.601 Isotherm估算经煅烧NaX的水容量在20torr，298K下为0.35g/g)。
压力和流速对于吸附而言提高到600psig和1500cc/min含10％氦气示踪物的水饱和氮气(620psig)，对于解吸而言用1500cc/min干氮气达到20psig。进行几个附加实验，证实该PSA程序在这些条件下有效，在运行全程保持正向流动(无反冲洗)。图16显示在这些条件下的典型和可重复PSA周期的结果，具有120秒的吸附时间和300秒的解吸时间。在压力变成600psig后大约60秒发生水穿透，初始时间基于氦气示踪物信号。这相当于18.6mmol吸附水/g 13X沸石，符合该吸附剂的预期容量。脱湿气体水浓度在穿透时相当于大约50ppmv。还计算基于背景MS信号的校正值，相当于15.7mmol/g，考虑到沸石涂层的极低质量(2毫克)，完全在预期的测量误差内。将解吸压力降至20psig使得水信号最初显著提高，接着在300秒后回到背景水信号。这一试验的条件相对剧烈，气体速度在吸附过程中为3.0m/s并在解吸过程中为最多大约50m/s，没有显著的性能损失。
在这一运行后，用较低500cc/min氮气流将压力降至200psig以进行吸附周期。吸附周期延长至240秒以实现吸附剂的完全饱和。PSA解吸步骤在20psig下保持300秒。图17显示结果。再次，在穿透时(而非在完全饱和时)计算吸附的水，4.5mmol/g 13X，估算工作容量。脱湿气体水浓度在穿透时相当于大约50ppmv。还计算基于背景MS信号的校正值，相当于4.1mmol/g，完全在预期的测量误差内，尤其是考虑到以2毫克使用的吸附剂的有限量。将解吸压力降至20psig使得水信号最初显著提高，接着在300秒后回到背景水信号。再次，这一试验的条件相对剧烈，气体速度在吸附过程中为2.9m/s并在解吸过程中为最多大约18m/s。
结果的概要提供在下表2中。如上所示，13X沸石具有大约19.4mmol/g 的水吸附容量。
表2
高压 低压
温度(℃) 25 25
吸附压力(psig) 609 218
气体速率(cc/min) 1500 500
水浓度(ppmv) 609 630
吸附容量(mmol/g) 18.6 4.5
穿透点的水(ppmv) ～50 ～50
气体速度 吸附(m/s) 3.0 2.9
气体速度 解吸(m/s) 53.6 17.9

Claims (33)

1.一种涂布基底的方法，所述方法包括：
(a)将至少一种式[Z1Z2SiCH2]3(Ia)的化合物添加到实质上不含结构导向剂或致孔剂的水性混合物中以形成溶液，其中各Z1代表羟基、C1–C4烷氧基或键合到另一化合物的硅原子上的氧原子且各Z2代表羟基、C1–C4烷氧基、C1–C4烷基或键合到另一化合物的硅原子上的氧原子；
(b)将吸附剂材料添加到所述溶液中以形成浆料；
(c)将所述浆料涂布到基底上；
(d)老化所述浆料；和
(e)干燥所述浆料以获得包含所述吸附剂材料和含有机二氧化硅材料的粘合剂的涂层，所述有机二氧化硅材料是包含式[Z3Z4SiCH2]3(I)的独立单元的聚合物，其中各Z3代表羟基、C1–C4烷氧基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子且各Z4代表羟基、C1–C4烷氧基、C1–C4烷基、键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧原子。
2.权利要求1的方法，其中各Z1代表C1–C2烷氧基，且各Z2代表C1–C2烷氧基。
3.权利要求1的方法，其中所述至少一种式(Ia)的化合物是1,1,3,3,5,5-六乙氧基-1,3,5-三硅杂环己烷。
4.权利要求1的方法，其中各Z3代表羟基、C1–C2烷氧基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧，且Z4代表羟基、C1–C2烷基、C1–C2烷氧基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧。
5.权利要求2的方法，其中各Z3代表羟基、C1–C2烷氧基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧，且Z4代表羟基、C1–C2烷基、C1–C2烷氧基或键合到另一单元的硅原子上或基底的活性位点上的氧。
6.权利要求1-5中任一项的方法，其进一步包括向所述水性混合物中加入至少第二化合物，其选自：
(i)另一式(Ia)的化合物；
(ii)式R1OR2R3R4Si(II)的化合物，其中各R1代表C1–C4烷基；且R2、R3和R4各自独立地选自C1–C4烷基、C1–C4烷氧基、含氮C1–C10烷基、含氮杂烷基和含氮任选取代的杂环烷基；
(iii)式Z5Z6Z7Si–R–SiZ5Z6Z7(III)的化合物，其中各Z5独立地代表C1–C4烷氧基；各Z6和Z7独立地代表C1–C4烷氧基或C1–C4烷基；且R选自C1–C8亚烷基、C2–C8亚烯基、C2–C8亚炔基、含氮C1–C10亚烷基、任选取代的C6–C20芳烷基和任选取代的C4–C20杂环烷基；
(iv)式M1(OZ8)3(IV)的化合物，其中M1代表第13族金属且各Z8独立地代表C1–C6烷基；
(v)式(Z9O)2M2-O-Si(OZ10)3(V)的化合物，其中M2代表第13族金属且Z9和Z10各自独立地代表C1–C6烷基；和
(vi)下式的环状化合物
其中各R1独立地为X1OX2X3SiX4基团，其中各X1代表C1–C4烷基；X2和X3各自独立地代表C1–C4烷基、C1–C4烷氧基；且X4代表键合到该环状化合物的氮原子上的C1–C8亚烷基。
7.权利要求6的方法，其中满足下列一项或多项：
(i)第二化合物是式(Ia)的化合物：1,3,5-三甲基-1,3,5-三乙氧基-1,3,5-三硅杂环己烷；
(ii)第二化合物是选自原硅酸四乙酯、甲基三乙氧基硅烷、(N,N-二甲基氨基丙基)三甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、4-甲基-1-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)-哌嗪、4-(2-(三乙氧基甲硅烷基)乙基)吡啶、1-(3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基)-4,5-二氢-1H-咪唑和(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷的式(II)的化合物；
(iii)第二化合物是选自1,2-双(甲基二乙氧基甲硅烷基)乙烷、双(三乙氧基甲硅烷基)甲烷、1,2-双-(三乙氧基甲硅烷基)乙烯、N,N’-双[(3-三甲氧基甲硅烷基)丙基]乙二胺、双[(甲基-二乙氧基甲硅烷基)丙基]胺和双[(甲基二甲氧基甲硅烷基)丙基]-N-甲基胺的式(III)的化合物；
(iv)第二化合物是式(IV)的化合物：三甲醇铝、三乙醇铝、异丙醇铝和三仲丁醇铝；
(v)第二化合物是式(V)的化合物，其中M2是Al或B；且Z9和Z10各自独立地代表C1–C4烷基；和
(vi)第二化合物是式(VI)的化合物：三(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)异氰脲酸酯。
8.前述权利要求1-5中任一项的方法，其中所述水性混合物包含碱，并具有8至15的pH。
9.前述权利要求8的方法，其中所述碱为氢氧化铵或金属氢氧化物。
10.前述权利要求1-5中任一项的方法，其中所述水性混合物包含酸，并具有0.01至6.0的pH。
11.前述权利要求10的方法，其中所述酸为盐酸。
12.前述权利要求1-5中任一项的方法，其中所述浆料在步骤(d)中在20℃至125℃的温度下老化最多24小时；且其中所述浆料在70℃至150℃的温度下干燥。
13.前述权利要求1-5中任一项的方法，其中将步骤(c)重复一次或多次以制造更厚涂层。
14.前述权利要求1-5中任一项的方法，其进一步包括预处理所述基底，其中预处理所述基底包括将包含氧化剂和任选无机酸的溶液施加到所述基底上。
15.前述权利要求14的方法，其中氧化剂为过氧化氢。
16.前述权利要求14的方法，其中无机酸为硫酸。
17.前述权利要求1-5中任一项的方法，其中满足下列一项或多项：
(i)所述有机二氧化硅材料具有2.0nm至25.0nm的平均孔径，通过氮气吸附-解吸等温线技术测定；
(ii)所述有机二氧化硅材料具有200m2/g至2500m2/g的总表面积，通过氮气吸附-解吸等温线技术测定；和
(iii)所述有机二氧化硅材料具有0.1cm3/g至3.0cm3/g的孔隙体积，通过氮气吸附-解吸等温线技术测定。
18.前述权利要求1-5中任一项的方法，其进一步包括在涂布前搅拌所述浆料。
19.前述权利要求1-5中任一项的方法，其中所述吸附剂材料选自微孔吸附剂材料、介孔吸附剂材料、类似的周期性介孔吸附剂材料、金属氧化物、碳及其组合。
20.前述权利要求1-5中任一项的方法，其中所述吸附剂材料是选自沸石A的阳离子形式、Y、脱铝Y或Linde L；菱沸石；毛沸石；丝光沸石；沸石β；ZSM型沸石；MCM-22；MCM-49；Nu-87；UTD-1；CIT-5；EMC-2；和Cloverite的沸石。
21.前述权利要求1-5中任一项的方法，其中在添加吸附剂材料之前将所述溶液搅拌至少18小时。
22.前述权利要求1-5中任一项的方法，其进一步包括将C1–C4醇添加到所述溶液中。
23.权利要求22的方法，其中C1–C4醇为乙醇。
24.前述权利要求1-5中任一项的方法，其进一步包括将附加量的式(Ia)的化合物1,1,3,3,5,5-六乙氧基-1,3,5-三硅杂环己烷添加到所述浆料中。
25.前述权利要求1-5中任一项的方法，其进一步包括在涂布后向所述基底供应吹扫气体，其中所述吹扫气体是惰性气体。
26.权利要求25的方法，其中惰性气体是氮气。
27.前述权利要求1-5中任一项的方法，其中所述基底选自毛细管、微通道、整料、球形二氧化硅粒子和硅晶片。
28.前述权利要求1-5中任一项的方法，其中所述方法不包括煅烧步骤。
29.前述权利要求1-5中任一项的方法，其中所述涂层具有最多150μm的厚度；且其中所述涂层包含1％至50％有机二氧化硅材料作为粘合剂。
30.根据前述权利要求1-29中任一项的方法制成的有机二氧化硅材料涂布的基底。
31.权利要求30的有机二氧化硅材料涂布的基底，其用于色谱法。
32.权利要求31的有机二氧化硅材料涂布的基底，其中色谱法为气相色谱法、液相色谱法或超临界色谱法。
33.一种气体分离法，其包括使包含CH4和至少一种选自CO2、H2O、H2S、NOx和SOx的污染物的气体混合物与权利要求30的有机二氧化硅材料涂布的基底接触，其中所述方法包括PSA、TSA、PPSA、PTSA、RCPSA、RCTSA、RCPPSA或RCPTSA。
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