[发明专利]一种快速脱除多孔材料中有机模板剂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及无机多孔材料技术领域，尤其是涉及一种快速脱除多孔材料中有机模板剂的方法。

背景技术

多孔材料尤其是微孔，介孔分子筛，由于具有大的比表面积和合适的孔径，广泛应用于催化，吸附，分离，纳米材料制备，储能，传感器，生物医药等领域。众所周知，分子筛的合成是以引入模板剂分子(有机胺、表面活性剂和嵌段聚合物等有机物)为特征，为了使分子筛无机主体获得以上功能，必须将模板剂脱除，以形成规整、开放的孔道结构。由此可见，有机模板剂的脱除是分子筛实现其功能及应用的关键步骤。

脱除分子筛模板剂最常用的方法是热焙烧(CN1268403A)，即将合成得到的分子筛直接置于马弗炉或管式炉在空气，或其它含氧高温焙烧(通常500-600℃)，但该方法焙烧的温度高，焙烧时间长，需要严格控制操作条件，如温度，升温速率等，对于结构稳定的多孔材料脱模是行之有效的，但对于结构稳定性差的多孔材料则不佳，该方法不仅造成多孔材料骨架收缩坍塌破坏，结晶度大幅度下降(如BEA型分子筛，SAPO-20分子筛)，甚至还会使得某些多孔材料转晶(如VPI-5和SAPO-8)和断裂(如以金属为底基制备的分子筛膜)。因此开发一种新型低温脱除多孔材料的有机模板剂方法就显得尤为重要。

CN1138007A公开一种采用以双氧水为氧化剂促进焙烧法来脱除超大孔分子筛中有机模板剂的方法，该方法是先将超大孔分子筛用双氧水溶液润湿，然后将该润湿的分子筛在马弗炉中慢速升温加热至200-500℃保持2-10h。

CN1117472A公开了以中孔大孔硅铝分子筛中有机胺的脱除方法，该方法包括在分子筛或含分子筛的组合物中加入含分子筛重量1-40％的选自高氯酸、次氯酸、高氯酸或次氯酸的钾盐、钠盐、铵盐和铝盐的氧化剂，于300-500℃空气中焙烧1-5h。

上述两种方法均采用氧化剂促进焙烧，是热焙烧方法的改进但是焙烧温度降低的幅度并不大，不适用结构不稳定的多孔材料脱除模板剂。

CN1307097C公开了一种紫外光反应器和双氧水体系脱除分子筛模板剂的方法，该方法是将合成得到含有模板剂的分子筛置于光反应器中，加入量为分子筛重量的1-10％双氧水溶液，搅拌反应体系，用无机酸和无机碱调节pH，反应在室温下进行，0.5-5h后，过滤反应液并用去离子水洗涤即可。虽然该法处理时间较短，但是反应条件剧烈，而且通常在酸性条件下进行，这对于不耐酸性和孔径较小的分子筛则不适用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种快速脱除多孔材料中有机模板剂的方法，该方法使得有机模板剂在较低的温度(150℃以下)便能脱除。而分子筛在脱除模板剂的过程中还能保持自身骨架的稳定、良好的比表面积和孔体积。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种快速脱除多孔材料中有机模板剂的方法，包括步骤如下：经合成或商业的多孔材料均匀铺放于低温等离子反应腔中，通入一定流量的气体，打开电源，调节功率至40-500W，温度控制在20-200℃，处理10-200分钟后即可得到完全脱除模板剂的多孔材料。

优选的，所述多孔材料为微孔分子筛、介孔分子筛、含硅和铝的有机-无机杂化材料或MOFs材料中的任一种；例如多孔材料可以是但不限于X型沸石、Y型沸石、A型沸石、MFI型沸石(ZSM-5和silicalite-1)、β沸石、丝光沸石、SBA-15、MCM系列介孔分子筛等中的有机模板剂。

优选的，所述低温等离子体反应腔为平板结构，管状结构。

优选的，所述气体为空气、氧气、氮气、氩气、氨气的任一种或者任两种及以上的混合气体。

本发明提供的方法中，所述的模板剂是指多孔材料的有机模板剂，例如分子筛合成过程中引入的有机化合物，可以是有机季胺盐(如四丙基氢氧化胺、四丙基溴化胺、四乙基氢氧化胺，四乙基溴化胺，四甲基氢氧化胺等)，长链烷烃聚氧乙烯，各类表面活性剂等中的一种或几种。

采用了上述技术方案，本发明的有益效果为：该方法使得有机模板剂在较低的温度(150℃以下)便能快速脱除。而分子筛在脱除模板剂的过程中还能保持自身骨架的稳定、良好的比表面积和孔体积。

附图说明

图1为本发明中ZSM-5样品红外谱图；

图2为本发明中ZSM-5样品热重失重曲线；

图3为本发明中ZSM-5样品XRD谱图；

表1为本发明中ZSM-5样品孔结构参数；

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1