[发明专利]一种离子液体修饰的介孔材料及其制备

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料，具体地说是一种有机修饰介孔材料及其制备。

背景技术

PMO是一类有机修饰的介孔材料，结构上它是采用桥状有机硅源为前驱体，制备的一种有机修饰的介孔氧化硅材料。由于采用了桥状的有机硅烷使得有机基团能够均匀的分散在材料表面以及孔壁内。这种结构上的特点使得有机基团能够在材料中均匀分散，不易阻塞孔道，负载量大且具有更高的稳定性。因此使这种材料在催化剂以及吸附等领域有着非常广泛的应用。

咪唑类离子液体作为一种绿色溶剂具有低蒸汽压，低毒性，高热稳定性且易于调控等特点在催化等领域有着非常广泛的关注与应用。但这类离子液体自身也存在着一些问题。例如这类离子液体通常具有非常大的粘度，扩散性不好，反应过程中离子液体无法与反应物充分混合，反应往往是在离子液体扩散层中进行，活性中心与反应物接触不充分，影响反应效率，并且反应后离子液体与反应物不易分离，造成离子液体的流失。针对以上离子液体的问题，目前最有效的解决手段是对离子液体进行固载化，对离子液体的固载常用办法是嫁接法，即利用离子液体修饰的硅烷嫁接在材料表面来实现。这中方法虽然解决了离子液体分散以及回收的问题，但对于离子液体而言采用嫁接法固载量往往很低，且容易阻塞孔道，制约了其在催化剂领域的应用。改变固载方式是解决以上问题的有效途径。根据PMO自身的特点，把离子液体采用桥状前驱体的形式进行固载，设计合成离子液体修饰的PMO材料能够很好的解决固载量以及孔道阻塞的问题，这对离子液体在催化剂中的实际应用有着非常重要的意义。这类材料的合成未见报道。

发明内容

近年来PMO的设计与合成获得了大量的研究，成功的合成了不同有机组分的PMO新材料，并应用于许多领域。但是对离子液体修饰的PMO材料研究较少，对这一类结构鲜有报道。本发明的目的在于提供一种离子液体修饰的介孔材料。该介孔材料可以为催化剂设计，吸附领域等提供新的选择。本发明的另一目的在于提供制备上述材料的方法。该方法操作简便，易于大批量的制备，属于原创的方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种离子液体修饰的介孔材料及其制备，以溶胶-凝胶法制备的SBA-15介孔材料前驱体，以过渡金属负载的甲氧基硅源桥连的咪唑类离子液体为有机修饰基团，通过共缩聚的制备有机修饰介孔材料。其可采用通式M-BIM-PMO表示，M为过渡金属Co，Cu，Mn，Zn，Ni中的一种或多种，BIM为双咪唑类离子液体如1,2-二咪唑乙烷1,3-二咪唑丙烷，1,4-二咪唑丁烷1,5-二咪唑戊烷类离子液体的一种或几种，PMO为桥状有机基团修饰的介孔材料。

所述离子液体修饰的介孔材料的制备可按以下步骤来操作：

1）将表面活性剂，稀盐酸（1-3M），蒸馏水在40°C搅拌成微乳液A。其中表面活性剂用量为3.5-6.5克、1-3M的稀盐酸用量为60-120毫升、蒸馏水的质量为20-40克;

正硅酸乙酯，有机硅烷为硅源组成溶液B。正硅酸乙酯用量为6-10克、有机硅烷的质量1-3克;

在搅拌的条件先，将溶液B加入溶液A中搅拌1-24h。所得混合溶液50-150°C晶化1-72h。溶液B和溶液A的体积比例10-50;

2）晶化得到乳浊液离心，得到固体，干燥，所得固体以乙醇为溶剂索氏提取1-48h，去除模板剂，烘干得到产物C。

3）产物C与过渡金属氯盐在乙醇中加热搅拌1-24h，所得固体用乙腈索氏提取1-48h，烘干，既得M-BIM-PMO。

所述有机硅烷为桥状1,2-二咪唑乙烷1,3-二咪唑丙烷，1,4-二咪唑丁烷1,5-二咪唑戊烷类离子液体的一种或几种。所述过渡金属氯盐为氯化钴，氯化铜，氯化锰，氯化锌，氯化镍的一种或几种。

本发明具有如下优点：

本发明制备的离子液体修饰的介孔材料有机组分可控，结构规整（见图1和图2）。具有较高的比表面积比表面积200-800m²/g，孔径2-7nm，壁厚2-8nm。合成方法简单，在催化，吸附等领域具有潜在应用。

附图说明

图1为离子液体修饰介孔材料的TEM图片。

图2为离子液体修饰介孔材料的XRD图片。

图3为离子液体修饰介孔材料的结构图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明提供的方法进行详述，但不以任何形式限制本发明。

实施例1有机硅烷A制备