[发明专利]一种氨基功能化MCM-48介孔材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机功能材料以及废水处理技术领域的制备方法，特别涉及一种氨基功能化MCM-48介孔材料的制备方法。

背景技术

随着社会的发展尤其是工业的发展，重金属污染已经成为日益严重的环境问题。由于重金属具有毒性和不可降解性，进而可以通过食物链进入人体后可以累积在人体的某些器官中，造成慢性累积性中毒。为了保护和改善人类的生存环境，人们利用各种方法去除重金属离子，主要有化学沉淀法、吸咐法、离子交换、溶剂萃取法等。吸附法是一种简单易行的处理方法，常用的吸附剂有活性炭、沸石及膨润土等矿物。和这些材料相比，介孔材料具有大比表面积，高孔隙率，低密度，高透过性，可组装性，高吸附性等诸多性能，因此其吸附效果要明显优于其他材料。近年来随着介孔材料合成技术日趋成熟，越来越多的学者开始深入研究介孔材料作为一种新的吸附材料。

MCM-48具有两套螺旋三维孔道，有优良的传输性能，不易造成吸附分子移动的障碍，是一种很好的分离富集材料。介孔材料MCM-48比表面积大，孔道内表面易于有机修饰，孔径分布均匀，水热稳定性好。因此，MCM-48是一种很好的载体。

中国专利(CN 1404917A，2003)公开了一种巯基官能化MCM-48的制备方法，是将巯丙基三甲基硅烷溶于甲苯，再加入焙烧的MCM-48这种嫁接后处理方法。该方法制备的巯基官能化的MCM-48对汞离子具有较高的吸收容量。但该发明方法制备巯基官能化MCM-48过程复杂，使用甲苯对环境有污染，且用于吸附其他重金属离子未见报道。

Chunyan Liu等(Journal of Non-Crystalline Solids，2010，356，1246-1251)采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段共聚物(P123)为共模板剂，制备了纯MCM-48，并对B12有高的吸附量。Hideaki Yoshitake等(Bull.Chem.Soc.Jpn.，2003，76，847-852)用嫁接法合成氨基功能化的MCM-48，对Cr(VI)和As(V)有较高的吸附量，但合成过程复杂和使用了对环境污染的甲苯，且未吸附其他重金属离子。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种工艺简单，生产周期短的氨基功能化MCM-48介孔材料的制备方法。

为解决该技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种氨基功能化MCM-48介孔材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1)将模板剂溶于水中，而后向混合溶液中加入氢氧化钠，再加入氟化钠，搅拌溶解，最后加入硅源和氨基官能化试剂；所述模板剂为十六烷基三甲基溴化铵和聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段共聚物，氨基官能化试剂为3-[2-(2-氨基乙基氨基)乙基氨基]丙基-三甲氧基硅烷，所用的硅源为正硅酸乙酯；所用物料的摩尔比为：正硅酸乙酯∶3-[2-(2-氨基乙基氨基)乙基氨基]丙基-三甲氧基硅烷∶十六烷基三甲基溴化铵∶聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段共聚物∶NaOH∶NaF＝1∶0.085∶0.13∶0.013∶0.5∶0.1。

2)合成体系在40℃下搅拌24小时后放入高压反应釜，在100℃下晶化24小时，再洗涤、过滤、烘干，去除模板剂得氨基功能化MCM-48材料。

步骤2中去除模板剂的条件是溶剂为无水乙醇；回流温度为80～90℃；回流时间为12～24小时；真空干燥温度为40～60℃。较佳的是：回流温度为85℃；回流时间为24小时；真空干燥温度为50℃。

本发明所制备的氨基功能化MCM-48介孔材料用于废水中重金属离子的去除。本发明方法采用双模板剂共聚法合成技术，与嫁接法相比，操作过程简单、合成时间短；在合成中未使用甲苯，并且用无水乙醇作为萃取溶剂，较为环保；使用这两种模板剂合成的氨基功能化MCM-48水热稳定性好，对Mn(II)和Zn(II)吸收性能优良，具有很高的吸附量。

附图说明：

图1是本发明氨基功能化MCM-48介孔材料吸附Mn(II)的等温吸附曲线。

图2是本发明氨基功能化MCM-48介孔材料吸附Zn(II)的等温吸附曲线。

具体实施方式：

下面通过实例进一步描述本发明的特征，但本发明并不局限于下述实例。

实施例1