[发明专利]石墨烯改性介孔分子筛两亲性复合材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于材料制备领域，特别涉及石墨烯改性介孔分子筛两亲性复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

大部分的有机反应都涉及油、水两相，普通的催化剂催化这类反应时需要引入大量的共溶剂使两相形成混合均相体系后反应才能进行。70年代发展起来的相转移催化剂使这类反应能在非均相体系中进行而不需要大量的共溶剂，且反应速度快、条件温和而受到广泛的重视。常见的相转移催化剂主要有聚醚类如聚乙二醇；季铵盐（碱）、季磷盐类以及叔胺等化合物。但使用这些相转移剂有一个突出的缺点就是除去比较困难，很难通过常规的纯化分离方法除去，因此后处理比较困难，基于此，颗粒乳化剂得到人们的重视。颗粒乳化剂顾名思义即由固体颗粒稳定的乳液，它是靠粒子吸附于油水界面来稳定乳液液滴的，因此可以通过过滤或是离心分离就可很好的除去，所以能很好的解决相转移剂及乳化剂除去难的问题。但很多粒子稳定的催化剂都是由有机材料或是有机材料改性的无机材料组成，因此在条件苛刻的反应中如较高温度时候，其应用受到限制。其次在化剂重复利用以及催化剂再生的时候会遇到一些问题。因此，寻找一种性质更为稳定的颗粒乳化剂来满足这些条件苛刻的反应。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种石墨烯改性介孔分子筛两亲性复合材料。

本发明的另一目的在于提供所述的石墨烯改性介孔分子筛两亲性复合材料的制备方法。

本发明的再一目的在于提供所述的石墨烯改性介孔分子筛两亲性复合材料的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种石墨烯改性介孔分子筛两亲性复合材料的制备方法，包括以下步骤：将氧化石墨烯负载在介孔分子筛上，后经原位还原为石墨烯，即得石墨烯改性介孔分子筛两亲性复合材料。

所述的介孔分子筛为SBA和MCM系列分子筛。

一种石墨烯改性介孔分子筛两亲性复合材料的制备方法，包括以下步骤：按重量份计，将3～5份模板剂A加入到100～130份蒸馏水中，加入5～30份质量分数为1%氧化石墨烯水溶液得混合溶液，向混合溶液中加入盐酸，滴加8～9份硅源A，反应，陈化，过滤干燥，高温惰性气体保护下煅烧，即得到石墨烯改性介孔分子筛两亲性复合材料。

所述的模板剂A为聚醚类表面活性剂；优选的聚醚类表面活性剂为聚醚P85、聚醚P123、聚醚F68或聚醚F127中的一种。

所述的盐酸在混合溶液中的浓度为1～2M;所述的硅源A为正硅酸甲酯、正硅酸乙酯或正硅酸丁酯中的一种；所述的反应为是在30～40℃下反应15～24h；所述的陈化为80～120℃下陈化20～48h；所述的过滤干燥温度为60～100℃，时间为5～10h；所述的高温惰性气体保护下煅烧是在500℃下氮气或氩气保护下煅烧5～10h。

一种石墨烯改性介孔分子筛两亲性复合材料的制备方法，包括以下步骤：按重量份计，将8～9份硅源B加热溶解于20～30份蒸馏水中，调节溶液pH为8～9，搅拌，溶液变为粘稠的透明凝胶后加入2～4份模板B，5～30份质量分数为1%氧化石墨烯水溶液，搅拌至形成白色凝胶状，晶化，冷却，处理，在高温惰性气体保护下煅烧，即得到石墨烯改性介孔分子筛两亲性复合材料。

所述的硅源B为硅酸钠、白炭黑或水玻璃；所述的加热溶解的加热温度为40～50℃；所述的模板剂B为长链的烷基三甲基溴化铵；优选的长链的烷基三甲基溴化铵为十二烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵或十八烷基三甲基溴化铵中的一种以上。

所述的晶化的温度为130℃，时间为48～72h；所述的处理为抽滤后蒸馏水吸去模板剂后干燥；所述的高温惰性气体保护下煅烧是在500℃下氮气或氩气保护下煅烧5～10h。

由上述所述的制备方法制备而成的石墨烯改性介孔分子筛两亲性复合材料的比表面积为550～900m²/g，介孔孔径为4～8nm。

上述所述的石墨烯改性介孔分子筛两亲性复合材料在两相催化领域中作为催化载体的应用。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

（1）本发明通过氧化石墨烯在介孔分子筛上原位还原得到一种石墨烯改性介孔分子筛，该介孔分子筛具有两亲性，能够在油水界面上稳定存在，且能使油和水形成稳定乳液，是一种粒子稳定的乳化剂，所形成的乳液粒径为30～400μm。

（2）本发明提供的两亲性复合材料制备方法简单，直接在合成分子筛的过程中加入氧化石墨烯即可，通过调节氧化石墨烯的量，可以制备不同乳化效果的两亲性复合材料。