[发明专利]一种含有机基团且具有微纳分级结构的疏水性杂化硅铝分子筛及其制备方法

说明书

本发明属于无机材料领域，公开了一种含有机基团且具有微纳分级结构的疏水性杂化硅铝分子筛，通过在两个硅原子之间引入具有亚甲基的有机硅烷架桥连接以取代硅氧烷桥，以期提高疏水性；此外，该疏水性杂化硅铝分子筛由纳米颗粒堆积而成，其微纳结构能进一步增强疏水特性。本发明以具有亚甲基基团的有机硅烷为硅源，在碱性条件和无模板剂条件下合成有机‑无机杂化微晶沸石分子筛，在为无机分子筛基体添加新功能的同时，可赋予产物独特的微纳结构和形貌，同时亚甲基取代晶格氧原子可使分子筛表现出独特的亲油、疏水的表面性质。此外，本发明涉及的制备方法简单、反应条件温和，可广泛应用于新型催化剂、吸附剂，自清洁涂层等研究。

技术领域

本发明属于无机、有机材料技术领域，具体涉及一种含有机基团且具有微纳分级结构的疏水性杂化硅铝分子筛及其制备方法。

背景技术

沸石分子筛是由四面体单元通过共用氧桥相互联结构成的一类具有规则孔道的一类无机微孔材料，具有独特的晶体结构，以及良好的离子交换性、催化性、吸附性等众多优异性能，因而广泛应用于洗涤剂工业、石油化学工业、精细化工、环境保护以及发展新功能材料等诸多领域。有机-无机杂化材料，这种材料兼有有机材料与无机材料的特性，并能通过材料功能的复合，实现性能互补与优化。分子筛表面丰富的羟基基团赋予其良好的亲水特性，而有机基团的引入可以实现多孔材料的功能化和调节其孔壁的疏水性，实现亲水性-疏水性的转变，将进一步扩大分子筛的应用。因此，将有机基团引入分子筛骨架结构中增加其疏水性已经成为材料的一大热点研究方向。目前，有机-无机杂化分子筛一般合成方法有共缩聚法和后嫁接法，涉及的制备工艺复杂、反应条件苛刻；而将有机基团直接嫁接到分子筛骨架结构中的相关研究还鲜有报道。

众所周知，超疏水材料的两个关键因素是材料的低表面能性和其独特的微纳结构，材料表面的粗糙程度和孔隙率能极大地增强疏水特性。与具有光滑表面的颗粒相比，具有分层表面形貌和定义良好的表面几何形状的颗粒具有更粗糙的表面。

发明内容

本发明的主要目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种含有机基团且具有微纳分级结构的疏水性杂化硅铝分子筛，其制备方法简单、反应条件温和，且分子筛表面纳米颗粒的形状和尺寸可调，利用其制备的分子筛薄膜结构致密、疏水性和亲油性能突出，适合推广应用。

为实现上述方案，本发明采用的技术方案为：

一种含有机基团且具有微纳分级结构的疏水性杂化硅铝分子筛，它为由纳米颗粒堆积而成的杂化硅铝分子筛微晶球，所述杂化硅铝分子筛微晶球中具有含亚甲基的有机硅烷架桥。

上述方案中，所述含亚甲基的有机硅烷架桥中包含-Si-CH₂-Si-价键。

上述方案中，所述纳米颗粒的尺寸为25-200nm，杂化硅铝分子筛微晶球的直径为200nm-5μm。

上述方案中，所述纳米颗粒为球状、片状或无定型状。

上述方案中，所述含亚甲基的有机硅烷架桥通过具有含亚甲基的有机硅烷架桥，以硅源

上述一种含有机基团且具有微纳分级结构的疏水性杂化硅铝分子筛的制备方法，它包括以下步骤：

1)将硅源置于碱液中，室温和搅拌条件下进行水解，得硅源溶液I；

2)将铝源加入碱液中，搅拌均匀，得铝源溶液II；

3)将硅源溶液I逐滴加入铝源溶液II中，搅拌混合均匀，得反应液III；

4)将反应液III进行低温水热反应，再经离心、洗涤，干燥，即得所述疏水性杂化硅铝分子筛。

上述方案中，所述硅源可选用双乙氧基硅基甲烷(BTESM)等。

上述方案中，所述铝源可选用偏铝酸钠、偏铝酸钾、氯化铝等，碱源可为氢氧化钠、氢氧化钾等。