[发明专利]有机官能团功能化MCM分子筛的制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种有机官能团功能化MCM分子筛的制备方法和应用。本发明的有机官能团功能化MCM分子筛原粉的制备方法其包括以下步骤：1)将有机模板剂、水、扩孔剂、有机官能团改性剂、有机溶剂、硅源和碱源进行混合，得到胶状混合物；2)将所述胶状混合物进行水热晶化，得到水热晶化后的产物；3)将水热晶化后的产物进行过滤、洗涤和干燥，得到有机官能团功能化MCM分子筛原粉。本发明提供的有机官能团功能化MCM分子筛不仅具有MCM分子筛的热稳定性，同时还兼有有机组分为分子筛带来的表面特性。

技术领域

本发明提供了一种有机官能团功能化MCM分子筛的制备方法和应用。

背景技术

介孔分子筛MCM-41自20世纪90年代初被合成以来，由于其特殊的性质结构成为研究最多的一类介孔硅基材料，其显著的特性表现为：规则的六方孔道结构、狭窄的孔径分布、极高的比表面积以及孔壁较厚、孔径可调、具有较高的化学稳定性和水热稳定性。介孔材料的有机官能化在过去十年中受到材料、物理、化学等学科研究者们的广泛关注。这类材料具有介孔材料和其所搭载的有机基团协作互补的特性：有机基团提供材料所希望获得的表面特性或反应活性，而无机的介孔硅骨架为材料提供了结构稳定性、化学惰性和可控的孔道结构、高的比表面积与分布均一的孔径。MCM-41表面含有的自由硅羟基-SiOH和＝Si(OH)₂能与硅烷耦合剂反应，将烯烃基、醚基、氰基等官能团引入介孔孔道中，而且这些活性基团还可以进一步反应引入不同的功能基团，从而开发出新的功能材料。

而现有的技术一般都是通过后嫁接法或者共缩聚法将有机官能团改性至分子筛表面或者孔道内部，其中后嫁接法是通过使有机功能基团与介孔材料孔道表面的硅羟基产生缩合反应，生成相应的共价键，而将功能基团固定在介孔孔壁上。这种改性方法并没有破坏原介孔材料的孔道结构，能够接入较多的有机功能基团，但该方法制备的改性介孔材料表面功能基团的分布很不均匀，大部分聚集在孔道外表面和内表面靠近孔口的区域，而分布在孔道内部的功能基团含量较少。而共缩聚法是在由模板剂和硅源组成的溶胶中直接加入功能有机改性剂进行反应，即在含硅源和模板剂的体系中直接加入改性剂，使之能够和正硅酸酯同时水解并相互产生交联，经过一定时间的反应后，将体系放置于高压反应釜内晶化，通过自组装过程，形成含有机功能基团的改性介孔材料。但是采用共缩聚法制备的功能化材料通常存在有序度差的缺点，并且有序度会随着有机基团引入量的增加而降低。

发明内容

本发明的特点在于所制备的有机官能团功能化MCM分子筛中，扩孔剂在原位合成的过程中将分子筛的孔道扩大，同时有机官能团基团定向的进入分子筛孔道中与孔壁硅羟基进行结合并不会破坏分子筛原有的有序度和规整度，有机官能团基团均匀的分散于分子筛的孔道中。

在第一个方面，本发明提供了一种有机官能团功能化MCM分子筛原粉的制备方法，其包括以下步骤：

1)将有机模板剂、水、扩孔剂、有机官能团改性剂、有机溶剂、硅源和碱源进行混合，得到胶状混合物；

2)将所述胶状混合物进行水热晶化，得到水热晶化后的产物；

3)将水热晶化后的产物进行过滤、洗涤和干燥，得到有机官能团功能化MCM分子筛原粉。

根据本发明的一些实施方式，硅源以SiO₂计，碱源以OH^-计，溶剂以H₂O计，有机模板剂以R计，各原料的用量摩尔比为SiO₂：aH₂O：bR：cOH^-，其中，a的值为80-160，b的值为0.1-0.7，c的值为2-7。

优选地，a的值为100-140。

优选地，b的值为0.2-0.5。

优选地，c的值为4-5。