[发明专利]一种煤矸石基介孔氧化硅材料及其制备方法

权利要求书

1.一种煤矸石基介孔氧化硅材料的制备方法，其特征在于，包括：

将煤矸石基硅源、有机羧酸、无水有机醇和表面活性剂按照摩尔配料比为30~200:5~400:250~2000:1.0进行混合、反应，随后将反应溶液进行溶剂热自组装处理，经过离心、洗涤和干燥处理，得到煤矸石基介孔氧化硅材料前驱体；

按照液固质量比10~100:1，将所述煤矸石基介孔氧化硅材料前驱体均匀溶于无机强酸溶液中，然后在密封条件下聚合，再将所述聚合所得产物进行焙烧，得到所述煤矸石基介孔氧化硅材料；

所述煤矸石基硅源为煤矸石依次经酸洗脱铝处理、活化处理和提取处理后所得到的硅物种溶液；

所述表面活性剂为嵌段共聚物非离子表面活性剂；所述表面活性剂包括具有结构式为EO_nPO_mEO_n和/或EO_nBO_mEO_n的以聚环氧乙烯作为亲水嵌段、聚环氧丙稀或聚环氧丁稀作为疏水嵌段的非离子型嵌段共聚物，其中n为10~180，m为5~100，EO表示环氧乙烯，PO表示环氧丙烯，BO表示环氧丁烯；

所述聚合的温度为160~250℃，时间为6~24h；

所述活化处理包括，按照液固质量比为1~20:1，将所述酸洗脱铝后的煤矸石加入无机强碱溶液中，在密封条件下进行高温高压超临界或亚临界处理，随后经抽滤、洗涤及干燥处理，得到活化后的煤矸石；

所述提取处理包括，按照液固质量比为5~30:1，将所述活化后的煤矸石置于无机强酸溶液中，搅拌提取，离心分离，得到硅物种溶液，即为所述煤矸石基硅源。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机羧酸包括柠檬酸、冰醋酸、草酸和酒石酸中的一种或多种；

所述有机醇包括乙醇、丙醇、异丙醇和丁醇中的一种或多种；

所述无机强酸溶液的pH值为0.5~3.5。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合的温度为20~60℃；

所述反应的时间为1~4h；

所述自组装处理的温度为80~150℃，时间为12~48h；

所述焙烧的温度为500~850℃，时间为5~7h。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述酸洗脱铝处理包括，在回流条件下，按照液固质量比为20~100:1，将煤矸石依次进行一次酸洗和二次酸洗，然后进行抽滤、洗涤、干燥，得到酸洗脱铝后的煤矸石；

所述酸洗脱铝处理的温度为90~150℃，时间为2~5h；

所述一次酸洗和所述二次酸洗分别采用浓度为0.5~2mol/L和0.1~0.5mol/L的无机强酸溶液进行。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述活化处理的温度为180~350℃；

所述活化处理的时间为3~8h；

所述高温高压超临界或亚临界处理在搅拌条件下进行，搅拌速率为500转/分钟；

所述无机强碱溶液中氢氧根离子的浓度为1.5~4mol/L。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述无机强酸溶液中氢离子浓度为0.5~4mol/L；

所述搅拌提取的温度为40~100℃；

所述搅拌提取的时间为1~10h。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌提取的时间为2~8h。

8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述无机强酸包括盐酸、硫酸和硝酸中的一种或多种；

所述无机强碱包括氢氧化钠和/或氢氧化钾。

9.一种煤矸石基介孔氧化硅材料，其特征在于，其使用权利要求1-8任一项所述的煤矸石基介孔氧化硅材料的制备方法制得，具有均一的介孔孔道结构；

所述煤矸石基介孔氧化硅材料的介孔孔径为5.0~25.0nm，比表面积为500~950m²/g，孔体积为0.7~1.8cm³/g；

所述煤矸石基介孔氧化硅材料经水热处理后其介孔结构不发生变化，比表面积降低小于等于35%，孔体积降低小于等于30%。