[发明专利]利用TOB制备多孔二氧化硅材料的方法

说明书

本发明公开了一种利用TOB制备多孔二氧化硅材料的方法，其步骤为：（1）取托贝莫来石在200～600℃下煅烧20～100分钟，得到活化后的托贝莫来石；（2）将活化后的托贝莫来石置于稀盐酸中搅拌进行酸化处理，清洗、干燥后得到所述的多孔二氧化硅材料，其中，每克活化后的托贝莫来石需要浓盐酸的体积范围为1.3～2.0ml，稀盐酸浓度为0.66～1.14mol/l。本发明原材料廉价易得，工艺步骤较为简单，操作技术简单易行，所制得的多孔二氧化硅材料具有较大的比表面积和孔洞，可在保温、隔热和吸附等多个领域应用研究。

技术领域

本发明属于多孔材料制备领域，具体涉及一种多孔二氧化硅材料的制备方法。

背景技术

多孔材料由于其特殊的多孔性结构,使其具有高比表面积、高孔隙率、高透过性、高吸附性、可组装性等诸多优异的物理化学性能,因而在化工、生物医药、环保、功能材料等领域均有广泛应用。常见的多孔材料比如活性炭，研究发现，活性炭具有发达的孔隙结构和巨大的比表面积，根据这一性能，活性炭多用于吸附有害污染物，其吸附性能好，化学稳定性能高，机械强度高等优点，多用于应用化学、食品加工、公共卫生等领域。但是目前我国活性炭行业在制造技术上仍有所欠缺，生产出的产品质量参差不齐，且活性炭使用成本较高，在一定程度上限制了它的应用。目前资料上有用溶胶凝胶的方法制备多孔二氧化硅材料，如醇凝胶的制备通常以甲醇或乙醇为溶剂,将正硅酸甲酯或正硅酸乙酯等有机硅化合物与水混合,加入适量催化剂,使之发生水解反应，如下：

水解作用：Si–(OR)₄+H₂O→Si–(OH)₄+4R–OH，

放置陈化，洗涤抽滤并高温煅烧。但是由于原料价格昂贵，超临界干燥操作复杂，且不易实现大规模生产，这些缺点在很大程度上限制了SiO₂气凝胶的实际生产制备的发展及其应用，因此寻找低廉的原料、开辟简易的且新的多孔二氧化硅的合成途径是一项十分重要的研究领域。本发明是利用合成的托贝莫来石Tobermorite(以下均用TOB) 矿物，对其进行无机改性，增大其孔径和比表面积，制备出多孔的二氧化硅材料。

蒸压加气混凝土主要水化产物是TOB，TOB的含量大于50％以上，属新型建筑节能墙体材料。加气混凝土生产过程破损率较高，破损加气混凝土与切割地皮残留等一般在3-6％，一个年产30万立方米加气混凝土企业，每年废加气混凝土排放量达到0.9-1.8 万立方米。据中国加气混凝土协会统计，现阶段全国已建成加气混凝土企业2000余家，年设计能力约2亿立方米,年总产量约为1.1亿立方米，每年废弃加气混凝土排放量巨大，废弃加气混凝土资源化利用是困扰蒸压硅酸盐制品行业的重大难题，迫切需要解决。

硅酸钙绝热保温材料是一种性能优异的保温节能材料，经水热合成的水化硅酸钙有一种晶型是托贝莫来石(TOB)。最早是1940年美国欧文斯-康宁玻璃纤维公司发明和试用的，应用于工业和建筑保温。其后，英国、日本及苏联等国也相继进行研究和生产，我国生产使用温度在650℃以下的托贝莫来石型产品，起步于20世纪70年代初。这种保温材料具有容重小、导热系数低、耐高温和强度大等特点，是非常好的保温材料。广泛应用的同时，也带来了废弃物污染的后果，如何将废弃的硅酸钙保温材料二次利用，制备出多孔二氧化硅材料，实现资源的回收利用，是本领域需要解决的一个问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用TOB制备多孔二氧化硅材料的方法，将多孔二氧化硅材料应用于保温、绝热、吸附等多领域。

实现本发明的目的的技术解决方案为：利用TOB制备多孔二氧化硅材料的方法，包括以下步骤：

(1)取托贝莫来石在200～600℃下煅烧20～100分钟，得到活化后的托贝莫来石；

(2)将活化后的托贝莫来石置于稀盐酸中搅拌进行酸化处理，清洗、干燥后得到所述的多孔二氧化硅材料，其中，每克活化后的托贝莫来石需要浓盐酸的体积范围为 1.3～2.0ml，稀盐酸浓度为0.66～1.14mol/L。