[发明专利]负载聚乙烯亚胺的Magadiite层状材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种负载聚乙烯亚胺的Magadiite层状材料及其制备方法。

背景技术

Magadiite是一种层状的硅酸盐材料，它可以从自然界矿物中获取，也可以通过人工合成的方法的得到。它的化学式为Na₂O·14SiO₂·10H₂O，其中的Na也可以为其它碱金属元素，比如K，Rb和Cs等，Si也可以部分地被其它元素所取代，一般为三价元素，包括B，Al，Fe和Ga等，x的数值随干燥程度而定，一般在10以下。Magadiite的层间距一般在16?左右，由于其层间距较大，因而可以容许较大的分子在其层间自由进出，其层间的碱金属阳离子能够被质子所交换，从而使其带有酸性。

Magadiite可以通过无有机模板剂的方法合成出来【 Bull. Korean. Chem. Soc., 1995, vol 16, 737】，但是在无有机模板剂的条件下，晶化时间非常长，通常约为数天至数周，且得到产物中含有过多的杂质，如石英等。

通过使用有机模板剂的方法可以更好地合成出Magadiite，例如专利US 4626421使用碳氢基团取代的尿素或者酰胺作为合成助剂来合成Magadiite。US 7691355使用N,N,N’,N’-tetramethyl-N,N’-dibenzyloctanediammonium为模板剂合成全硅或者含铝的magadiite。US 8021637则使用长链二元醇作为模板剂合成全硅及含铝的Magadiite。文献【Journal of Porous Materials,2003,10,5】使用了聚乙二醇作为模板剂来合成较高纯度的Magadiite。

以上合成Magadiite的模板剂需要进一步脱除之后才能进行其它的实际应用，比如用于催化过程等，但在模板剂的脱除过程中会导致Magadiite材料的结构坍塌，使其失去了应用价值。因此为了使Magadiite材料能在苛刻条件下获得应用，通常都需要繁琐而且高成本的再处理过程，这其中就包括将Magadiite材料用一些长链的表面活性剂，比如专利US 4859648和文献【Chem. Mater., 1992,4 855】所采用的方法是用十六烷基三甲基溴化铵等对它预先进行插层处理，然后再通过正硅酸乙酯的水解在层间形成支撑，从而提高了Magadiite材料的片层稳定性。

为了充分利用层状材料的结构特性而又不会使其结构发生坍塌，还有一种比较可行的办法是让其在通常温度下工作，比如应用于一些低温吸附领域，比如CO₂的吸附。聚乙烯亚胺是一种性能优异的CO₂吸附材料，但为了提高其吸附容量，目前已有研究将它负载在一些大比表面积、大孔径的多孔材料之上，比如，文献【Ind. Eng. Chem. Res., 2006, 45, 3248】报道MCM-41介孔分子筛上负载聚乙烯亚胺后获得了优异的CO₂吸附性能。文献【Separation and Purification Tech, 2008, 62,609】则表明活性炭负载的聚乙烯亚胺材料也具有较好的CO₂吸附性能。 

目前尚未发现有文献报道或者专利公开负载聚乙烯亚胺的层状材料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是提供一种现有技术中未涉及的负载聚乙烯亚胺的层状材料，该材料具有聚乙烯亚胺负载量高的特点，可以应用于工业上对CO₂气体的捕集。

本发明所要解决的技术问题之二是提供一种与解决技术问题之一相对应的层状材料的制备方法。

为解决上述技术问题之一，本发明提供了一种负载聚乙烯亚胺的Magadiite层状材料，其特征在于它具有层状的结构，最大晶面间距为d_max=15.7±1.3 ?，所负载的聚乙烯亚胺的含量介于1.0%至20%之间。

上述技术方案中所述的负载聚乙烯亚胺的层状材料，其特征在于聚乙烯亚胺的含量介于4.0%至20%之间。

为解决上述技术问题之二，本发明采用的技术方案如下：

a) 将硅源，杂原子源X₂O₃，碱性物质，聚乙烯亚胺和水均匀混合，得到摩尔组成为10SiO₂:（0~2.5）X₂O₃:（0.5-3.0）碱性物质: (0.05-5)聚乙烯亚胺: (80-400)H₂O的初始溶胶；