[发明专利]一种提高碱环境下合成的介孔分子筛孔道规整度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种能显著改进碱环境下合成所得介孔分子筛孔道规整度的方法，属分子筛合成领域，其特点是改进工艺在合成后进行，工艺简单，效果明显。

背景技术

由于介孔材料在催化、分离、用作纳米簇和包埋客体载体、药物缓释方面的应用潜力，在近十年来，它受到了广泛关注。虽然其种类得到了不断扩展，作为介孔材料最初家族中的一员，MCM-41由于它具有大比表面积、均一孔道以及相对的稳定性等特点，依然作为材料科学的研究热点存在。MCM-41的内部结构是由平行一维六方孔道排布而成的，孔径大小介于1.6～10nm之间，借助表面活性剂模板剂、增溶剂以及其他合成条件的改变，其孔径可调。这些特点使其适合用作分子级的反应器和合成规整纳米材料的载体。但通常得到的MCM-41介孔结构歧变较多，规整度差，用作主客体反应器无法保证反应环境的一致性；而且MCM-41的介孔结构在水溶液处理下，如离子交换、催化剂成型等条件下容易丧失。

较多的文献提及以添加助剂或进行二次处理的方法改进MCM-41的结构规整度和稳定性。Khushalani等将MCM-41合成原粉在423K下于合成母液处理一天，发现可以使介孔的孔道均一度得到增强，并在0.3～0.4nm范围内调变d100参数；Pan等的研究认为通过添加适量的盐能强化介孔材料的衍射峰强度和稳定性；Ryoo等在MCM-41水热晶化过程，加入不同的金属盐，如氯化钠、氯化钾、醋酸钠、乙二胺四乙酸钠等，发现材料的水热稳定性得到了增强。但总的来说，关于通过合成后处理，特别是通过添加盐的方法改进介孔材料规整度和稳定性未见报道。

发明内容

本发明目的在于，改善目前碱环境下合成所得的介孔分子筛孔道规整度不高，结晶度较差的缺陷，提供一种提高介孔分子筛孔道规整度的方法。在水热晶化过程完成后，得到的分子筛原粉浸渍于一定浓度的铵盐溶液，经干燥焙烧后得到的改进产品的孔道规整度显著优于未经铵盐处理的产品。其特点是可以在合成后选择进行，效果明显，工艺简单。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种提高碱环境下合成的介孔分子筛孔道规整度的方法，包括如下步骤：

(1)首先合成介孔分子筛MCM-41，将硅源、模板剂、去离子水和盐酸依次置于容器中，然后进行水热晶化反应，最后将水热晶化反应的产物经洗涤、干燥后，得到介孔分子筛MCM-41原粉固体；

(2)将步骤(1)得到的固体浸渍于铵盐溶液中，浸渍4～8小时，优选浸渍6小时，然后经干燥、培烧后得孔道规整度高的介孔分子筛。

上述方法中，所述的硅源为水玻璃，所述的模板剂为十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)。

上述方法中，进行水热晶化反应时，反应物质的摩尔比为：1CTAB∶15.7SiO₂∶4.76Na₂O∶22.4HCl∶2.56H₂O。

上述方法中，所述的水热晶化反应的温度为100～150℃，反应时间为16～32小时。

上述方法中，所述的合成介孔分子筛MCM-41的具体步骤为：将CTAB、水玻璃溶解于去离子水中，逐滴加入盐酸直至达到pH值为11后，引入釜中进行水热晶化反应，晶化后将固体产品洗涤，过滤收集，自然晾干。

上述方法中，所述的铵盐为氯化铵(NH4Cl)、溴化铵(NH4Br)、碘化铵(NH4I)或氟化铵(NH4F)等。

上述方法中，所述的铵盐溶液的浓度为1～10wt％。

上述方法中，步骤(2)中，所述的固体浸渍后在60℃下缓慢干燥2小时，缓慢升温至550℃，并在550℃下焙烧6小时，得到改性产品。所述的缓慢升温是指16～20小时升温至550℃，例如优选18小时升温至550℃。

根据上述方法，一种提高碱环境下合成的介孔分子筛孔道规整度的方法的具体步骤包括：

(1)2.64克CTAB、18.46g水玻璃在不断搅拌下溶解于35ml去离子水中；

(2)逐滴加入1.0M的盐酸直至凝胶pH值达到11。最终凝胶中各种物质的摩尔比为：1CTAB∶15.7SiO₂∶4.76Na₂O∶22.4HCl∶2.56H₂O；

(3)393K下水热处理24小时，然后将固体产品洗涤、过滤收集，在空气中室温蒸干；

(4)将上述产品浸渍于1～10wt％的铵盐溶液中，所得上述样品在60℃下缓慢干燥2小时，550℃下焙烧6小时，得到目标产品。