[发明专利]一种中空的介孔分子筛大球及其制备方法

说明书

一、技术领域

本发明一种中空的介孔分子筛大球及其制备方法，属于无机分子筛材料领域，具体涉及一种中空的介孔分子筛SBA-15大球及其制备方法。

二、背景技术

材料的实际应用与它存在的形体之间有着密切的联系，目前介孔分子筛的一个发展方向就是形貌合成(研究各种形体包括薄膜、纤维、微球、球块等的合成)，尤其是用于浆态床催化反应或者色谱分离等时，需要使用一定尺寸的球形分子筛。SBA-15是一种很重要的介孔分子筛，它的水热稳定性较传统MCM系列较好，赵东元等人[D.Y.Zhao，J.Sun，Q.Z.Li，G.D.Stucky Chem.Mater.2000，12，275]已经开发出尺寸在数微米左右的纯硅SBA-15，牟中原等人[C.P.Kao，H.P.Lin，C.Y.Mou.J.Phys.Chem.Solids.2001，62，1555-1559]以P123为模板剂在强酸性条件下以正硅酸乙酯为硅源，合成了直径为1厘米的SBA-15大球。当前文献报道中尚无毫米级的SBA-15微球报道，而这一范围正是非常适合浆态床反应或色谱分离等应用。

三、发明内容

本发明一种中空的介孔分子筛大球及其制备方法的目的在于，合成出满足上述需要的新的介孔材料，提出一种中空的介孔分子筛SBA-15大球及其合成方法，拓广SBA-15在实际中的应用前景。

本发明一种中空的介孔分子筛大球的制备方法，其特征在于，以正硅酸丁酯为硅源，强酸性条件下，以三嵌段共聚物P123为模板剂，引入乳化剂和离子强度调节剂，合成一种中空的介孔分子筛SBA-15大球的方法，所述的方法按下列顺序步骤进行：

I.在40-45℃下将三嵌段共聚物P123溶于盐酸溶液，补加乳化剂OP-10和氯化钾至溶解，并滴加正硅酸丁酯，形成油状微球悬浮液，然后升温到50-55℃，搅拌2.5-3小时，于35-40℃静置陈化22-26h，此时反应组分的质量配比为(0.9-1.2)P123∶(3.2-4.8)TBOS∶(0.10-0.30)乳化剂OP-10∶(0.2-0.5)KCl∶(1.4-2.1)HCl∶(20-30)H₂O；

II.将上述悬浮液沉降，装入带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中于95℃-105℃下晶化46-48h，然后冷却、洗涤、抽滤，室温下干燥22-26h，将制得的样品于500-600℃焙烧5-6h，即得介孔SBA-15大球，其直径在0.1～2mm，并且球体内部充满了直径在1～3μm的空隙结构。

本发明一种中空的介孔分子筛大球及其制备方法的优点在于：发明者在前人基础上进行新的尝试，成功地以正硅酸丁酯代替正硅酸乙酯为硅源，引入乳化剂、离子强度调节剂与P123模板剂协同作用，合成了一种新的直径在0.1～2mm的介孔分子筛SBA-15大球，球体内部充满了很多直径在1～3μm的空隙结构，该材料在吸附、催化和分离方面具有很重要的研究和应用价值。

四、附图说明

图1：所得介孔SBA-15大球的数码照片

图2：所得介孔SBA-15大球的扫描电镜照片

五、具体实施方式

实施方式1

在45℃将0.9g三嵌段共聚物P123溶于20ml 2mol/L盐酸溶液中，补加0.1ml乳化剂OP-10和0.2g氯化钾至溶解，滴加正硅酸丁酯，形成油状微球悬浮液，然后升温到55℃加速硅酸酯水解，继续搅拌3h，此时硅源已经组装成胶体粒子并沉降，在35℃下静置陈化26h，此时反应组分的质量配比为0.9P123∶3.2TBOS∶0.1乳化剂OP-10∶0.2KCl∶1.4HCl∶20H₂O；

将已发生沉降的混合溶液装入100ml不锈钢反应釜(聚四氟乙烯内衬)中，于100℃中晶化48h，取出反应釜冷却、洗涤、抽滤，在室温下干燥26h；

将干燥后的样品于500℃焙烧6h，升温速率2k/min，即得到最终产品。

实施方式2

在45℃将1g三嵌段共聚物P123溶于20ml 2mol/L盐酸溶液中，补加0.3ml乳化剂OP-10和0.3g氯化钾至溶解，滴加正硅酸丁酯，形成油状微球悬浮，然后升温到55℃加速硅酸酯水解，继续搅拌3h，此时硅源已经组装成胶体粒子并沉降，在40℃下静置陈化24h，此时反应组分的质量配比为1P123∶4.8TBOS∶0.3乳化剂OP-10∶0.3KCl∶1.4HCl∶20H₂O；

将已发生沉降的混合溶液装入100ml不锈钢反应釜(聚四氟乙烯内衬)中，于100℃中晶化46h，取出反应釜冷却、洗涤、抽滤，在室温下干燥22h；