專利名稱：一步合成兩種粒徑分布的單分散mcm-41分子篩的方法
技術領域：
本發明涉及一種一步合成兩種粒徑分布的MCM-41分子篩的方法，屬于無機功能材料技術領域。
背景技術：
1992年美國Mobil石油公司首次推出M41S系列新型介孔材料，其中以MCM-41最引人注目。MCM-41因其具有孔徑均一且可調、比表面積大、吸附能力強等優良特性，而且其表面很容易利用無機或有機基團進行修飾，這使其在催化、離子交換、吸附分離和高等無機材料等領域有著廣泛的應用價值和學術研究價值。目前，針對MCM-41的合成，科研工作者進行了大量的探索工作。通過使用不同 的硅源，不同鏈長的表面活性劑以及在合成體系中加入擴孔劑等得到了具有不同特征的MCM-41分子篩。但是，已合成的MCM-41介孔分子篩往往團聚嚴重，這使其在使用過程中不能更好的分散于使用體系中，從而降低使用效率。此外，分子篩形狀不規則，尺寸也不均勻，這使得分子篩用作主體材料時，熱傳導不均勻，在所承載的客體材料電子躍遷過程中能量傳遞也不均勻。
發明內容
本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種一步合成兩種粒徑分布的MCM-41分子篩的方法。本發明的技術方案概述如下一步合成兩種粒徑分布的單分散MCM-41分子篩的方法，包括如下步驟(I)按比例稱取l_3g十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)溶解于60-90ML聚乙烯醇水溶液和乙醇的混合體系中，加入10-12ML質量分數為25%的氨水；在常溫常壓并持續攪拌的條件下，逐滴滴加2. 5-3. 5g硅酸乙酯(TEOS)，攪拌1-3小時，得到白色乳狀懸濁液；(2)對所述白色乳狀懸濁液在1000-1500r/min的轉速下離心1_3分鐘，除去沉渣，將離心液先在4000-5000r/min轉速下離心3_6分鐘,得到第一種帶模板劑的分子篩顆粒和離心液，再將離心液在10000-12000r/min轉速下離心8_12分鐘，得到第二種帶模板劑的分子篩顆粒和離心液；(3)將步驟(2)獲得的兩種帶模板劑的分子篩顆粒，分別干燥，再分別在500-700°C的溫度下煅燒5-8個小時除去模板劑；得到粒徑為400-700nm的第一種MCM-41分子篩顆粒和粒徑為100-300nm的第二種MCM-41分子篩顆粒；所述聚乙烯醇平均聚合度為1750 ±50 ；所述聚乙烯醇水溶液是用下述方法制成稱取4_6g聚乙烯醇加入到250ML水中，緩慢加熱并持續攪拌使其完全溶解；所述聚乙烯醇水溶液和乙醇的混合體系是由體積比為I :1-3的聚乙烯醇水溶液與乙醇混合制成。
所述步驟(I)為按比例稱取2g十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)溶解于75ML聚乙烯醇水溶液和乙醇的混合體系中，加入IlML質量分數為25%的氨水；在常溫常壓并持續攪拌的條件下，逐滴滴加3g硅酸乙酯(TEOS)，攪拌2小時，得到白色乳狀懸濁液。所述步驟(2)為對所述白色乳狀懸濁液在1300r/min的轉速下離心2分鐘，除去沉渣，將離心液先在4500r/min轉速下離心4分鐘，得到第一種帶模板劑的分子篩顆粒和離心液，再將離心液在llOOOr/min轉速下離心10分鐘，得到第二種帶模板劑的分子篩顆粒和離心液。所述步驟(3)為將步驟(2)獲得的兩種帶模板劑的分子篩顆粒，分別干燥，再分別在600°C的溫度下煅燒7個小時除去模板劑；得到粒徑為400-700nm的第一種MCM-41分子篩顆粒和粒徑為100-300nm的第二種MCM-41分子篩顆粒。本發明的優點本發明的方法簡單，合成過程耗時短，可以一種一步合成兩種粒徑分布的單分散MCM-41分子篩，所獲得的分子篩顆粒形貌規則且分散性良好，粒徑分別處于IOOlOOnm和40(T700nm兩個區間內。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明作進一步的說明。下面的實施例是為了使本領域的技術人員能夠更好地理解本發明，但不對本發明作任何限制。實施例I一步合成兩種粒徑分布的單分散MCM-41分子篩的方法，包括如下步驟(I)稱取2g模板劑十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)溶解于75ML聚乙烯醇水溶液和乙醇的混合體系中，加入IlML質量分數為25%的氨水；在常溫常壓并持續攪拌的條件下，逐滴滴加3g硅酸乙酯，攪拌2小時，得到白色乳狀懸濁液；(2)對白色乳狀懸濁液在1300r/min的轉速下離心2分鐘，除去沉渣，將離心液先在4500r/min轉速下離心4分鐘，得到第一種帶模板劑(CTAB)的分子篩顆粒和離心液，再將離心液在11000r/min轉速下離心10分鐘，得到第二種帶CTAB的分子篩顆粒和離心液。(3)將步驟(2)獲得的兩種帶CTAB的分子篩顆粒，分別干燥，再分別在馬弗爐中，在600°C的溫度下煅燒7個小時除去CTAB ;得到粒徑為400-700nm的第一種MCM-41分子篩顆粒和粒徑為100-300nm的第二種MCM-41分子篩顆粒；所述聚乙烯醇水溶液是用下述方法制成稱取5g平均聚合度為1750 ±50的聚乙烯醇加入到250ML水中，緩慢加熱并持續攪拌使其完全溶解；所述聚乙烯醇水溶液和乙醇的混合體系是由體積比為I :2的聚乙烯醇水溶液與乙醇混合制成。實施例2一步合成兩種粒徑分布的單分散MCM-41分子篩的方法，包括如下步驟(I)稱取Ig模板劑CTAB溶解于60ML聚乙烯醇水溶液和乙醇的混合體系中，加入10ML質量分數為25%的氨水；在常溫常壓并持續攪拌的條件下，逐滴滴加2. 5g硅酸乙酯，攪拌1-3小時，得到白色乳狀懸濁液；(2)對白色乳狀懸濁液在1500r/min的轉速下離心I分鐘，除去沉渣，將離心液先在4000r/min轉速下離心3分鐘，得到第一種帶CTAB的分子篩顆粒和離心液，再將離心液在10000r/min轉速下離心8分鐘，得到第二種帶CTAB的分子篩顆粒和離心液；(3)將步驟(2)獲得的兩種帶CTAB的分子篩顆粒，分別干燥，再分別在500°C的溫度下煅燒8個小時除去CTAB ;得到粒徑為400-700nm的第一種MCM-41分子篩顆粒和粒徑為100-300nm的第二種MCM-41分子篩顆粒；所述聚乙烯醇水溶液是用下述方法制成稱取4g平均聚合度為1750 ±50的聚乙烯醇加入到250ML水中，緩慢加熱并持續攪拌使其完全溶解；所述聚乙烯醇水溶液和乙醇的混合體系是由體積比為I :3的聚乙烯醇水溶液與乙醇混合制成。實施例3 一步合成兩種粒徑分布的單分散MCM-41分子篩的方法，包括如下步驟(I)稱取3g模板劑CTAB溶解于90ML聚乙烯醇水溶液和乙醇的混合體系中，加入12ML質量分數為25%的氨水；在常溫常壓并持續攪拌的條件下，逐滴滴加3. 5g硅酸乙酯，攪拌3小時，得到白色乳狀懸濁液；(2)對白色乳狀懸濁液在1000r/min的轉速下離心3分鐘，除去沉渣，將離心液先在5000r/min轉速下離心6分鐘，得到第一種帶CTAB的分子篩顆粒和離心液，再將離心液在12000r/min轉速下離心12分鐘，得到第二種帶CTAB的分子篩顆粒和離心液；(3)將步驟(2)獲得的兩種帶CTAB的分子篩顆粒，分別干燥，再分別在700°C的溫度下煅燒5個小時除去CTAB ;得到粒徑為400-700nm的第一種MCM-41分子篩顆粒和粒徑為100-300nm的第二種MCM-41分子篩顆粒；所述聚乙烯醇水溶液是用下述方法制成稱取6g平均聚合度為1750 ±50的聚乙烯醇加入到250ML水中，緩慢加熱并持續攪拌使其完全溶解；所述聚乙烯醇水溶液和乙醇的混合體系是由體積比為I :1的聚乙烯醇水溶液與乙醇混合制成。
權利要求
1.一步合成兩種粒徑分布的單分散MCM-41分子篩的方法，其特征是包括如下步驟 (1)按比例稱取l_3g十六烷基三甲基溴化銨溶解于60-90ML聚乙烯醇水溶液和乙醇的混合體系中，加入10-12ML質量分數為25%的氨水；在常溫常壓并持續攪拌的條件下，逐滴滴加2. 5-3. 5g硅酸乙酯，攪拌1-3小時，得到白色乳狀懸濁液； (2)對所述白色乳狀懸濁液在1000-1500r/min的轉速下離心1_3分鐘，除去沉渣，將離心液先在4000-5000r/min轉速下離心3_6分鐘,得到第一種帶模板劑的分子篩顆粒和離心液，再將離心液在10000-12000r/min轉速下離心8-12分鐘，得到第二種帶模板劑的分子篩顆粒和離心液； (3)將步驟(2)獲得的兩種帶模板劑的分子篩顆粒，分別干燥，再分別在500-700°C的溫度下煅燒5-8個小時除去模板劑；得到粒徑為400-700nm的第一種MCM-41分子篩顆粒和粒徑為100-300nm的第二種MCM-41分子篩顆粒； 所述聚乙烯醇平均聚合度為1750 ±50 ； 所述聚乙烯醇水溶液是用下述方法制成稱取4-6g聚乙烯醇加入到250ML水中，緩慢加熱并持續攪拌使其完全溶解； 所述聚乙烯醇水溶液和乙醇的混合體系是由體積比為I :1-3的聚乙烯醇水溶液與乙醇混合制成。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征是所述步驟(I)為按比例稱取2g十六烷基三甲基溴化銨溶解于75ML聚乙烯醇水溶液和乙醇的混合體系中，加入IlML質量分數為25%的氨水；在常溫常壓并持續攪拌的條件下，逐滴滴加3g硅酸乙酯，攪拌2小時，得到白色乳狀懸濁液。
3.根據權利要求I所述的方法，其特征是所述步驟(2)為對所述白色乳狀懸濁液在1300r/min的轉速下離心2分鐘，除去沉洛,將離心液先在4500r/min轉速下離心4分鐘,得到第一種帶模板劑的分子篩顆粒和離心液，再將離心液在llOOOr/min轉速下離心10分鐘，得到第二種帶模板劑的分子篩顆粒和離心液。
4.根據權利要求I所述的方法，其特征是所述步驟(3)為將步驟(2)獲得的兩種帶模板劑的分子篩顆粒，分別干燥，再分別在600°C的溫度下煅燒7個小時除去模板劑；得到粒徑為400-700nm的第一種MCM-41分子篩顆粒和粒徑為100_300nm的第二種MCM-41分子篩顆粒。
全文摘要
本發明公開了一步合成兩種粒徑分布的單分散MCM-41分子篩的方法，步驟為(1)取模板劑CTAB溶解于聚乙烯醇水溶液和乙醇的混合體系中，加氨水；攪拌，逐滴加硅酸乙酯,攪拌，得到白色乳狀懸濁液；(2)低轉速下離心，除去沉渣，將離心液先在4000-5000r/min轉速下離心，得到第一種帶模板劑的分子篩顆粒和離心液，再將離心液在10000-12000r/min轉速下離心，得到第二種帶模板劑的分子篩顆粒和離心液；(3)將兩種帶模板劑的分子篩顆粒，分別干燥，煅燒；得到粒徑分別為400-700nm、100-300nm的MCM-41分子篩；本發明方法簡單，合成過程耗時短，分子篩顆粒形貌規則且分散性良好。
文檔編號C01B39/04GK102976350SQ20121054120
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月12日 優先權日2012年12月12日
發明者吳松海, 張偉偉, 任海濤, 劉勇, 韓煦 申請人:天津大學