[发明专利]一种介孔SBA-3分子筛的绿色合成方法

说明书

技术领域

本发明一种介孔SBA-3分子筛的绿色合成方法，属于无机多孔材料技术领域，具体涉及一种在pH<2的磷酸体系中通过对所用硅源的预水解处理后，直接加入非水解无机钠盐的固体诱导合成六方有序介孔SBA-3分子筛的方法。

背景技术

SBA-3是一种采用阳离子季铵盐类表面活性剂作模板剂，在强酸性介质中通过I⁺X^-S⁺（其中I⁺表示在pH<2的反应体系中，由无机硅源或有机硅源水解后形成的荷正电的氧化硅物种，X^-表示由阳离子季铵盐类表面活性剂或酸所引入的荷负电的反离子，S⁺表示荷正电的阳离子季铵盐类表面活性剂）间的静电自组装作用形成的一种具有六方p6mm空间群的介孔二氧化硅分子筛（Chem.Mater.,1996,8, 1147）。虽然它与在碱性体系采用相同模板剂合成的介孔MCM-41分子筛（J.Am. Chem.Soc.,1992,114,10834）具有相似的孔道对称性，但由于在SBA-3的介孔孔壁中还存在着丰富的微孔（Micro.Meso.Mater,2004,75,231和Micro.Meso.Mater, 2005,79,85等），加之酸性合成介质还有助于对其宏观形貌的调控（Nature,1997, 386,692等），因此使它不仅在催化、吸附及分离等领域，而且在作为各种具有生物活性客体分子的封装主体以制备新型复合功能材料的研究领域受到了广泛的关注，现已成为介孔分子筛合成及应用研究领域的一个重要主体材料。

然而，目前介孔SBA-3分子筛只能在HCl、H₂SO₄、HNO₃或HBr等强酸所提供的酸性介质中进行合成（Chem.Rev.,2007,107(7),2281等）。当采用酸性相对温和的磷酸作硅源水解催化剂时，虽然也可使反应体系的pH值低于SiO₂的等电点2，并因此使硅源水解后形成的氧化硅物种荷正电（The Chemistry of Silica, John Wiley, NewYork,1979和The Sol-Gel Science, Academic Press, Inc.1990等），但却无法形成一个具有有序物相结构的介孔二氧化硅材料（Chem.Mater.,2005,17,4103、J.Phys.Chem.B.,2000,104,7885和Chem.Rev.,2007,107(7),2281等）。显然，强的酸性合成介质，不仅腐蚀设备，存在操作危险，且易造成环境污染，不利于规模化生产。更重要的是，这种合成介质也不利于具有生物活性的客体分子如蛋白质、酶等通过直接合成的方式在SBA-3的介孔孔道中进行封装。此外，合成介质中过高的离子强度也会对拟封装生物活性分子的结构产生破坏作用如引起蛋白质的变性等（Biophys. J.,1996,71,2056和Curr. Opin. Collo & Interf. Sci.,2002,7, 81等），进而大大限制了SBA-3材料的可应用范围。因此，如何实现介孔SBA-3分子筛在相对温和酸性体系和较低离子强度下的控制合成，一直是本领域技术人员所追求的目标。

发明内容

本发明一种介孔SBA-3分子筛的绿色合成方法，目的在于针对上述现有技术的不足，从而公开一种在难以形成有序介孔物相结构的pH<2的磷酸体系中，通过对所用硅源在室温下的预水解处理后，直接加入不影响溶液pH值的非水解无机钠盐的固体诱导合成六方有序介孔SBA-3分子筛的方法。