[发明专利]一种高疏水性有机介孔硅吸附剂及其制备和净化VOCs的应用

说明书

本发明公开一种高疏水性有机介孔硅吸附剂的制备及其应用，采用P123为模板剂，添加正硅酸乙酯在酸性条件下通过水热反应进行水解缩聚反应，利用乙醇盐酸溶液洗去模板剂得到粉末材料，再通过甲苯和水混合物的溶剂热法在粉末材料中嫁接有机基团，最后进行高温热处理，得到一种高疏水性的有机介孔硅KIT‑6材料。该材料具有高的比表面积和孔容，与纯KIT‑6相比，有机KIT‑6的吸水性明显降低，在高湿度条件下(RH＝60％、80％、90％)的甲苯吸附容量(分别为1.10、1.05、1.03mmol/g)和疏水性(Q_wet/Q_dry分别为76.4％、73.0％、71.5％)均显著增加，因此该吸附材料在化工和环保等挥发性有机物的控制领域有较大的应用潜力。

技术领域

本发明属于有机无机复合多孔材料、吸附材料及其制备技术领域，涉及化工和环保行业中高湿度条件下VOCs的吸附净化，特别涉及一种高疏水性有机介孔硅吸附剂的制备及其净化VOCs的应用。

背景技术

VOCs的治理是目前环保领域最为重要的研究热点之一。大气中的人为源挥发性有机物(VOCs)来源广泛，主要包括石化、油品运输、印刷和建材装饰等行业，对人体和环境危害巨大。在常见的VOCs治理方法中，固体吸附法具有成熟的应用背景，且广泛应用于VOCs的去除。活性炭是最常见的吸附剂，然而活性炭的亲水性限制了其在高湿度条件(RH50％，25℃)下VOCs的吸附应用。

KIT-6是一种三维有序介孔硅材料，具有高的比表面积、高孔容和热稳定性良好等特点，并且KIT-6具有连通的介孔孔道，易于修饰疏水有机基团，可以此解决高湿度VOCs吸附这一重大难题。目前，有研究者通过后嫁接法在多种介孔硅表面嫁接苯基，然而仅在低湿度(RH＝13％，25℃)条件下具有一定的疏水性能，这是由于焙烧法KIT-6表面硅羟基数量有限致使有机基团嫁接量受到了限制，因此限制了疏水性的提高。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高疏水性有机介孔硅吸附剂的制备及其净化VOCs的应用，通过洗模板的方法得到含有丰富羟基的KIT-6，然后通过甲苯和水混合溶液的溶剂热法将有机基团嫁接到KIT-6表面，最后进行焙烧处理，得到高疏水性有机介孔硅KIT-6材料，该吸附剂在高湿度条件下具有高VOCs吸附容量和高疏水性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种高疏水性有机介孔硅吸附剂，该吸附剂为KIT-6有机介孔硅材料，其表面均匀修饰有机基团，比表面积为200～1000m²/g，孔容为0.1～1.5cm³/g，孔径为2～10nm，湿条件下的甲苯吸附容量为0.5～1.5mmol g^-1，疏水性值即Q_wet/Q_dry为30～90％。

本发明还提供了所述高疏水性有机介孔硅吸附剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将一定量的嵌段共聚物P123溶于盐酸溶液，加入与P123等质量的正丁醇，搅拌；

(2)将一定量的正硅酸乙酯缓慢加入步骤(1)所得溶液，搅拌后，进行水热反应，仅过滤不清洗，得到白色沉淀物；

(3)将步骤(2)所得的沉淀物置于烘箱中加热，得到白色粉末物，用盐酸的乙醇溶液清洗，再用去离子水清洗、过滤、烘干，即得到洗模板法KIT-6介孔硅粉末；

(4)将一定量的有机硅前躯体加入甲苯和水的混合溶液，再加入步骤(3)得到的KIT-6粉末，密封加热搅拌；

(5)对步骤(4)得到样品进行过滤，用甲苯、异丙醇、水依次洗涤，干燥得到白色粉末；

(6)将步骤(5)中得到的白色粉末放置马弗炉中焙烧，得到高疏水性有机介孔硅吸附剂。