[发明专利]一种具有等级结构的核壳型斜发沸石杂化材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种以聚丙烯酸类水凝胶为壳、斜发沸石为核，通过包覆工艺制得一种具有等级结构的核壳型斜发沸石杂化材料；其制备方法是首先通过聚合法制备出聚丙烯酸类水凝胶，并通过活化与氨基改性的斜发沸石进行酰胺化偶联反应，最后用乙醇和水交替洗涤、真空干燥即可获得具有等级结构的核壳型斜发沸石杂化材料。本发明可以制备出一种具有等级结构的核壳型斜发沸石杂化材料，产品具有良好的吸水性能；同时，原料便宜易得，工艺操作简单，技术路线易于规模化。

技术领域

本发明涉及沸石分子筛制备技术领域，具体涉及一种具有等级结构的核壳型斜发沸石杂化材料的制备方法。

背景技术

斜发沸石(CP)因其具有较高热稳定性、较大离子交换容量以及价格低廉等优点而受到人们的广泛关注，特别是对水的吸附与解吸具有较高选择性，其独特的亲水性通常与极性分子存在较强的相互作用而适用于深度吸水。作为一种优秀的吸湿材料，可用于许多需要湿度控制的场合和工艺；但是，其吸水量较硅胶、活性炭以及树脂等吸附材料仍要低很多。为此，近年来，许多研究人员通过表面改性和骨架调整以期提高其吸水性能。

White等人(Separation and purification technology,1997,11(2):137-141.)利用不同的金属氯化物改性CP，结果发现金属阳离子半径大小和电荷强度等物化性能能够显著影响其吸水性能。其中，钙离子改性CP后其吸水性能可达0.127g/g，但是，钾离子改性后其吸水性能仅为0.061g/g。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种具有等级结构的核壳型斜发沸石杂化材料的制备方法，具体是以“丙烯酸类聚合物”为壳，以“斜发沸石”为核，通过活化与包覆工艺制备一种具有等级结构的核壳型斜发沸石杂化材料。

本发明公开了一种具有等级结构的核壳型斜发沸石杂化材料的制备方法，包括：

步骤1、将斜发沸石分散到含有硅烷偶联剂的乙醇溶液中，在氮气氛围下加热并回流，回流结束后用去离子水和乙醇反复交替洗涤，所得固体真空干燥后得到氨基改性的斜发沸石；

步骤2、将含有烯键的羧基单体溶解于乙醇溶剂中，在氮气氛围下加热并回流，得到溶液Ⅰ；

步骤3、将引发剂和交联剂加入到所述溶液Ⅰ中，在氮气氛围下加热并回流，回流结束后用去离子水和乙醇反复交替洗涤，真空干燥得到聚丙烯酸类水凝胶；

步骤4、将所述聚丙烯酸类水凝胶分散于N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，加热并回流，得到溶胶Ⅱ；

步骤5、将活化剂溶解于N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，再加入到所述溶胶Ⅱ，持续加热搅拌，得到溶胶Ⅲ；

步骤6、将所述氨基改性的斜发沸石加入到所述溶胶Ⅲ中，加热搅拌，并用去离子水和乙醇反复交替洗涤，所得固体真空干燥后得到一种具有等级结构的核壳型斜发沸石杂化材料。

作为本发明的进一步改进，在所述步骤1中，

斜发沸石与乙醇溶液的固液比例为1g:(10-50)mL；

所述硅烷偶联剂包括3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-(2-氨基乙基氨基)丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种；相对于斜发沸石，硅烷偶联剂的使用量为1-5mL/g；

加热并回流5-10h；

真空干燥的条件为：在真空条件下60℃干燥12h。

作为本发明的进一步改进，在所述步骤2中，

所述含有烯键的羧基单体包括丙烯酸、甲基丙烯酸、乙基丙烯酸、α-氯丙烯酸、α-氰基丙烯酸和α-苯基丙烯酸的一种。

作为本发明的进一步改进，在所述步骤2中，

乙醇溶剂的体积浓度为25％；