[发明专利]硅胶表面周期性氧化锆-氧化硅复合材料的制备方法

摘要

一种硅胶表面周期性氧化锆-氧化硅复合材料的制备方法，以高温活化处理的硅胶为载体，与四氮二甲基锆及环戊二烯通过一锅法反应，使硅胶表面接枝茂锆金属有机化合物，经高温煅烧使硅胶表面形成头层氧化锆，氧化锆表面的羟基与六甲基二硅氮烷作用形成由硅甲基取代羟基质子的硅胶表面Zr-O-Si物种，再经高温煅烧形成硅胶表面氧化锆、氧化硅夹层，再次与茂锆作用，如此反复从而在硅胶表面形成周期性氧化锆、氧化硅，实现在硅胶表面可控地合成周期性氧化锆-氧化硅复合材料。本发明方法简单，原料廉价易得，重复性好。

主权项

一种硅胶表面周期性氧化锆‑氧化硅复合材料的制备方法，其特征在于由下述步骤组成：(1)硅胶载体的活化处理将硅胶粉末压片后置于原位红外管中，10‑2Pa动态真空条件下，以2～3℃/分钟的升温速率升温至450～500℃，恒温活化10小时；(2)硅胶表面接枝茂锆金属有机化合物在手套箱中，将四氮二甲基锆溶于干燥除水的甲苯中，配制成物质的量浓度为0.1mol/L的四氮二甲基锆甲苯溶液，向其中以2～3滴/秒的速度滴加物质的量浓度为0.3mol/L的环戊二烯甲苯溶液，环戊二烯与四氮二甲基锆的摩尔比为1∶3，混合均匀，用干燥的注射器注入到步骤(1)活化处理的硅胶片上，四氮二甲基锆与硅胶的质量比为1∶1，室温反应2小时，用双排管在100Pa真空条件下室温处理18小时，继续在60～70℃油浴加热处理2小时；(3)硅胶表面形成头层氧化锆将步骤(2)表面接枝茂锆金属有机化合物的硅胶片置于红外管中，通入氧气，氧气的流速为40mL/分钟，以2～3℃/分钟的升温速率升温至500～550℃，恒温煅烧5小时，10‑2Pa动态真空条件下550℃保温5小时；(4)硅胶表面形成氧化锆、氧化硅夹层在手套箱中，将六甲基二硅氮烷溶于干燥除水的甲苯中，配制成物质的量浓度为0.1mol/L的六甲基二硅氮烷甲苯溶液，用干燥的注射器注入步骤(3)表面形成头层氧化锆的硅胶片上，六甲基二硅氮烷与四氮二甲基锆的摩尔比为1∶1，室温反应2小时，用双排管在100Pa真空条件下室温处理18小时，通入氧气，氧气的流速为40mL/分钟，以2～3℃/分钟的升温速率升温至500～550℃，恒温煅烧5小时，10‑2Pa动态真空条件下550℃保温5小时；(5)制备硅胶表面周期性氧化锆‑氧化硅复合材料以步骤(4)表面形成氧化锆、氧化硅夹层的硅胶为载体，重复步骤(2)、(3)，制备成硅胶表面周期性氧化锆‑氧化硅复合材料；上述的硅胶的粒径为20～60μm，比表面积为480～540m2/g；四氮二甲基锆和六甲基二硅氮烷的纯度均为99.99％。