CN114873598A - 一种新型二氧化硅及其制备方法 - Google Patents

一种新型二氧化硅及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114873598A
CN114873598A CN202210644429.9A CN202210644429A CN114873598A CN 114873598 A CN114873598 A CN 114873598A CN 202210644429 A CN202210644429 A CN 202210644429A CN 114873598 A CN114873598 A CN 114873598A
Authority
CN
China
Prior art keywords
anhydrous sodium
sodium silicate
trimethyl ammonium
ammonium bromide
mesoporous silica
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210644429.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114873598B (zh
Inventor
徐宏声
黄加乐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujian Aim Xiaolazy Technology Co ltd
Original Assignee
Fujian Aim Xiaolazy Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujian Aim Xiaolazy Technology Co ltd filed Critical Fujian Aim Xiaolazy Technology Co ltd
Priority to CN202210644429.9A priority Critical patent/CN114873598B/zh
Publication of CN114873598A publication Critical patent/CN114873598A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114873598B publication Critical patent/CN114873598B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
    • C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
    • C01B33/18—Preparation of finely divided silica neither in sol nor in gel form; After-treatment thereof
    • C01B33/187—Preparation of finely divided silica neither in sol nor in gel form; After-treatment thereof by acidic treatment of silicates
    • C01B33/193—Preparation of finely divided silica neither in sol nor in gel form; After-treatment thereof by acidic treatment of silicates of aqueous solutions of silicates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/12—Surface area
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/16—Pore diameter
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开一种新型介孔二氧化硅的制备方法，所述介孔二氧化硅比表面积大于1000m2/g，平均孔径为2～15nm。本发明的制备方案简单，二氧化硅产品性能优良，具有可控的比表面积和丰富的孔隙结构，且无水硅酸钠、表面活性剂等试剂价格低廉，因此也具有较好的经济效益和环境效益。

Description

一种新型二氧化硅及其制备方法
技术领域
本发明属于二氧化硅制备领域，具体涉及一种新型二氧化硅及其制备方法。
技术背景
多孔材料按孔径划分为三类：即孔径小于2nm的微孔材料，孔径在2～50nm的介孔材料，以及孔径>50nm的大孔材料。多孔材料又分为有机多孔材料及无机多孔材料，其中SiO2多孔材料因其原料来源广，孔结构与参数多样性，表面易修饰等特点而备受关注。
现有的多孔二氧化硅制备技术多采用无模板法或模板法制备，但是其比表面积及孔径的稳定调控一直是二氧化硅制备方法中的挑战以及限制其稳定应用的重要因素。比如，二氧化硅作为吸附剂时，针对不同的吸附质，通过孔径调节制备出所需的最优吸附孔径；亦或是在二氧化硅载体方面，载体的孔径大小及比表面积是影响应用的重要因素。
综上所述，为解决以上问题，通过调节表面活性剂的配方及添加比例，利用无机硅源无水硅酸钠制备出不同孔径分布及大比表面积的二氧化硅，具有较高的经济价值及实用价值。
发明内容
本发明的目的在于制备一种表面积高于1000m2/g，平均孔径为2～15nm的新型二氧化硅，解决常用二氧化硅应用匹配性能较差的问题。
本发明的另一个目的在于提供上述一种可调控的可控比表面积介孔二氧化硅及其制备方法。
为了实现上述的技术目的，本发明采用的技术方案为：
一种新型二氧化硅，按照质量百分比由以下原料组分制成：
无水硅酸钠 5％～10％
十六烷基三甲基溴化铵 0.5％～2％
无机或有机酸 4％～8％
余量为水，以上各组分的质量百分比总和为100％。
一种新型介孔二氧化硅的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1：将一定量的无水硅酸钠及十六烷基三甲基溴化铵先后加入水中，其中无水硅酸钠浓度约为0.5～1.5mol/L，十六烷基三甲基溴化铵浓度约为15～25g/L。以500r/min的搅拌速率快速搅拌20min，得到含有无水硅酸钠及十六烷基三甲基溴化铵的溶液；
步骤S2：将一定量的酸滴加至含有无水硅酸钠及十六烷基三甲基溴化铵的溶液中，并以500r/min的搅拌速率快速搅拌，直至沉淀不再产生，及得二氧化硅悬浊液；
步骤S3：将得到的二氧化硅悬浊液加入至过滤系统去除多余水分及杂质，随后将沉淀物放入马弗炉中在1～5℃/min，500～650℃下保温4～8h，待自然冷却后磨碎，即得到新型介孔二氧化硅。
在一些实施例中，所述十六烷基三甲基溴化铵的含水量为0.5％-1.5％。
在一些实施例中，所述无水硅酸钠中可溶固体的含量为95wt％、铁为1.5％和氧化铝为3.5％。
在一些实施例中，所述无水硅酸钠与十六烷基三甲基溴化铵的质量比为1:2至1:10，优选1:5；在一些实施例中，所述的酸为盐酸、硫酸、硝酸、碳酸、甲酸、乙酸、柠檬酸的一种或任意比例的几种混合，优选浓硫酸，调节溶液的pH值6.5-7.0。
所述的沉淀物过滤系统可为离心、板框压滤等过滤方法。
本发明制备得到的新型介孔二氧化硅呈粉末状，比表面积大于1000m2/g，平均孔径在2～15nm之间。
采用上述的技术方案，通过采用特定组分的无水硅酸钠以及一定水分含量的十六烷基三甲基溴化铵，组合不同的无机、有机酸以及不同物料配比，利用无水硅酸钠和表面活性剂共沉淀制备新型介孔二氧化硅，从而显著提高可控比表面积介孔二氧化硅的应用性能。
采用上述方案，本发明的有益效果为：
(1)本发明利用特定成分的无水硅酸钠作为原料，通过引入一定含水量的十六烷基三甲基溴化铵及无机、有机酸，制备比表面积大于1000m2/g，平均孔径在2～15nm之间的新型二氧化硅，满足生产中的特定需求。
(2)本发明通过煅烧氧化表面活性剂，生成排放二氧化碳等无毒气体，工艺环境友好。
附图说明
图1为实施例1、2、3的N2吸脱附曲线；
图2为实施例1、2、3的孔径分布图；
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
实施例1：
将5kg Na2SiO3(可溶固体的含量为95wt％、铁为1.5％和氧化铝为3.5％)和1kg十六烷基三甲基溴化铵(含水量1.0％)加入50kg水中并充分搅拌至完全溶解，其中，搅拌速率为500r/min，随后逐步滴加H2SO4，调整溶液pH值至7。继续以500r/min的速率搅拌充分反应，直至溶液沉淀不再产生。
随后排出浆料，放入离心机中分离沉淀物后，将样品放入马弗炉中煅烧，其中，煅烧条件为：升温速率1℃/min；保温温度550℃；保温时间6h。待煅烧完成，自然冷却后取出样品即得新型介孔二氧化硅材料。
实施例2：
将5kg Na2SiO3(可溶固体的含量为95wt％、铁为1.5％和氧化铝为3.5％)和1.2kg十六烷基三甲基溴化铵(含水量为1.5％)加入50kg水中并充分搅拌至完全溶解，其中，搅拌速率为500r/min，随后向溶液中通入CO2气体，调整溶液pH值至6.5。继续以500r/min的速率搅拌充分反应，直至溶液沉淀不再产生。
随后排出浆料，放入离心机中分离沉淀物后，将样品放入马弗炉中煅烧，其中，煅烧条件为：升温速率1℃/min；保温温度650℃；保温时间6h。待煅烧完成，自然冷却后取出样品即新型介孔二氧化硅材料。
对比例1：
将5kg Na2SiO3和1kg月桂基聚氧乙烯醚硫酸钠加入45kg水中并充分搅拌至完全溶解，其中，搅拌速率为500r/min，随后逐步滴加H2SO4，调整溶液pH值至7。继续以500r/min的速率搅拌充分反应，直至溶液沉淀不再产生。
随后排出浆料，放入离心机中分离沉淀物后，将样品放入马弗炉中煅烧，其中，煅烧条件为：升温速率2℃/min；保温温度600℃；保温时间5h。待煅烧完成，自然冷却后取出样品即得可控比表面积介孔二氧化硅材料。
对比例2：
将5kg Na2SiO3(可溶固体的含量为99wt％、铁为1.0％)和1kg十六烷基三甲基溴化铵加入45kg水中并充分搅拌至完全溶解，其中，搅拌速率为500r/min，随后逐步滴加H2SO4，调整溶液pH值至7。继续以500r/min的速率搅拌充分反应，直至溶液沉淀不再产生。
随后排出浆料，放入离心机中分离沉淀物后，将样品放入马弗炉中煅烧，其中，煅烧条件为：升温速率5℃/min；保温温度550℃；保温时间6h。待煅烧完成，自然冷却后取出样品即得可控比表面积介孔二氧化硅材料。
对比例3：
将4.5kg Na2SiO3和1.2kg十六烷基三甲基溴化铵(含水量0.1％)加入50kg水中并充分搅拌至完全溶解，其中，搅拌速率为500r/min，随后逐步滴加HCl，调整溶液pH值至6.5。继续以500r/min的速率搅拌充分反应，直至溶液沉淀不再产生。
随后排出浆料，放入离心机中分离沉淀物后，将样品放入马弗炉中煅烧，其中，煅烧条件为：升温速率1℃/min；保温温度550℃；保温时间6h。待煅烧完成，自然冷却后取出样品即得可控比表面积介孔二氧化硅材料。
性能测试
通过BET法测定可控比表面积介孔二氧化硅的比表面积及孔径分布，结果如下表所示。
表1实施例1-5的BET比表面积
Figure BDA0003685371830000051
表2实施例1-5的平均孔径
Figure BDA0003685371830000052
本发明以上描述只是部分实施案例，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式。上述的具体实施方式是示意性的，并不是限制性的。凡是采用本发明的材料和方法，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，所有具体拓展均属本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种新型介孔二氧化硅的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1：将无水硅酸钠及十六烷基三甲基溴化铵先后加入水中，其中无水硅酸钠浓度为0.5～1.5mol/L，十六烷基三甲基溴化铵浓度为15～25g/L，以500r/min的搅拌速率快速搅拌20min，得到含有无水硅酸钠及十六烷基三甲基溴化铵的溶液；
步骤S2：将酸滴加至含有无水硅酸钠及十六烷基三甲基溴化铵的溶液中，并以500r/min的搅拌速率快速搅拌，直至沉淀不再产生，及得二氧化硅悬浊液；
步骤S3：将得到的二氧化硅悬浊液加入至过滤系统去除多余水分及杂质，随后将沉淀物放入马弗炉中在1～5℃/min，500～650℃下保温4～8h，待自然冷却后磨碎，即得到新型介孔二氧化硅。
2.如权利要求1所述的制备方法，所述十六烷基三甲基溴化铵的含水量为0.5％-1.5％。
3.如权利要求1所述的制备方法，所述无水硅酸钠中可溶固体的含量为95wt％、铁为1.5％和氧化铝为3.5％。
4.如权利要求1所述的制备方法，所述无水硅酸钠与十六烷基三甲基溴化铵的质量比为1:2至1:10。
5.如权利要求4所述的制备方法，所述无水硅酸钠与十六烷基三甲基溴化铵的质量比为1:4至1:5。
6.如权利要求1所述的制备方法，所述的酸为浓硫酸，调节溶液的pH值6.5-7.0。
7.如权利要求1至6任一所述的制备方法，制备得到的新型介孔二氧化硅呈粉末状，比表面积大于1000m2/g，平均孔径在2～15nm之间。
CN202210644429.9A 2022-06-09 2022-06-09 一种二氧化硅及其制备方法 Active CN114873598B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210644429.9A CN114873598B (zh) 2022-06-09 2022-06-09 一种二氧化硅及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210644429.9A CN114873598B (zh) 2022-06-09 2022-06-09 一种二氧化硅及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114873598A true CN114873598A (zh) 2022-08-09
CN114873598B CN114873598B (zh) 2023-09-22

Family

ID=82682154

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210644429.9A Active CN114873598B (zh) 2022-06-09 2022-06-09 一种二氧化硅及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114873598B (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101704527A (zh) * 2009-12-15 2010-05-12 南开大学 形貌可控单分散介孔二氧化硅纳米颗粒及其合成方法
CN101759190A (zh) * 2009-12-22 2010-06-30 南开大学 强酸性条件下用硅酸钠和阳离子表面活性剂合成有序介孔二氧化硅
CN102951648A (zh) * 2011-08-31 2013-03-06 中国石油化工股份有限公司 一种纳米二氧化硅的制备方法
CN103771429A (zh) * 2012-10-18 2014-05-07 中国民航大学 一种利用共模板剂合成多孔球形二氧化硅的方法
CN103979545A (zh) * 2014-02-24 2014-08-13 泰山医学院 一种蜂窝状小孔径介孔二氧化硅的制备方法
CN104402006A (zh) * 2014-11-05 2015-03-11 昆明理工大学 一种用微硅粉制备介孔二氧化硅材料的方法
US20210122642A1 (en) * 2018-03-29 2021-04-29 Tata Chemicals Limited A process for preparing precipitated silica

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101704527A (zh) * 2009-12-15 2010-05-12 南开大学 形貌可控单分散介孔二氧化硅纳米颗粒及其合成方法
CN101759190A (zh) * 2009-12-22 2010-06-30 南开大学 强酸性条件下用硅酸钠和阳离子表面活性剂合成有序介孔二氧化硅
CN102951648A (zh) * 2011-08-31 2013-03-06 中国石油化工股份有限公司 一种纳米二氧化硅的制备方法
CN103771429A (zh) * 2012-10-18 2014-05-07 中国民航大学 一种利用共模板剂合成多孔球形二氧化硅的方法
CN103979545A (zh) * 2014-02-24 2014-08-13 泰山医学院 一种蜂窝状小孔径介孔二氧化硅的制备方法
CN104402006A (zh) * 2014-11-05 2015-03-11 昆明理工大学 一种用微硅粉制备介孔二氧化硅材料的方法
US20210122642A1 (en) * 2018-03-29 2021-04-29 Tata Chemicals Limited A process for preparing precipitated silica

Also Published As

Publication number Publication date
CN114873598B (zh) 2023-09-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111017932B (zh) 一种大孔径白炭黑及其制备方法与应用
CN113501528A (zh) 一种沉淀法制备高分散白炭黑的方法
CN114195168B (zh) 一种硅锰渣制备NaA分子筛的方法
CN112678838A (zh) 一种低滚阻沉淀二氧化硅及其制备方法与应用
CN112811456A (zh) 一种高比表面积的纳米碳酸钙及其制备方法
CN108395643B (zh) 用于pvc热稳定剂的改性水铝钙石及其清洁制备方法
CN114873598B (zh) 一种二氧化硅及其制备方法
CN111747422A (zh) 一种二氧化硅用超纯硅酸钠的制备方法
CN117049555A (zh) 一种高纯石英砂的制备方法
CN110395745B (zh) 一种用自燃煤矸石制备的p-a型分子筛及其制备方法
CN113753905B (zh) 一种高分散白炭黑的制备方法
CN112573536A (zh) 一种纳米p型沸石及其制备方法和应用
CN111439778A (zh) 纳米级氧化镓的制备方法
JPH04238808A (ja) 高純度結晶質シリカの製造方法
CN111573683B (zh) 一种高比表面积低吸油值二氧化硅的制备方法及其产品
JP4157202B2 (ja) 紡錘状炭酸カルシウムの製造方法
CN113979445A (zh) 一种锂型低硅铝比分子筛、制备方法及其在作为吸附剂方面的应用
CN110563015B (zh) 一种食品用轻质碳酸钙的制备方法
CN111484060A (zh) 一种高纯度碳酸钙的制备方法
CN114291836A (zh) 碳酸钙晶型控制剂、其应用、及立方形碳酸钙的制备方法
CN111573705A (zh) 一种高纯度氧化钙的制备方法
CN113388725A (zh) 退火隔离剂的制备方法以及退火隔离剂和方向性电磁钢板
CN117466305B (zh) 一种具有磨擦清洁性能的硅酸钙及其制备方法
CN111620348B (zh) 一种纳米二氧化硅用硅酸钠的制备方法
CN113149046B (zh) 一种高纯超细氧化铝的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant