專(zhuān)利名稱(chēng)：一種介孔二氧化硅的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種二氧化硅的制備方法，特別是涉及一種介孔二氧化硅的制備方法。
背景技術(shù)：
介孔材料是指孔道直徑在2 50nm的一類(lèi)新材料，由于其具有豐富的可連通的孔道體系，在傳質(zhì)和分離方面有很大的潛在應(yīng)用價(jià)值，介孔材料的合成研究備受關(guān)注。長(zhǎng)期以來(lái)，介孔二氧化硅的制備往往需要以昂貴的硅醇鹽、硅酸酯類(lèi)物質(zhì)作為硅源，成本極高。尋找廉價(jià)易得的硅源并開(kāi)發(fā)相應(yīng)的合成工藝路線(xiàn)是目前研究人員關(guān)注的重點(diǎn)之一。為了解決這一問(wèn)題，研究人員最先采用的是以相對(duì)便宜的硅酸鈉(水玻璃)作為硅源在酸性條件下合成雜化介孔二氧化硅材料，例如李文江等在文獻(xiàn)中報(bào)道了以水玻璃為原料合成MCM-41介孔二氧化硅材料的方法(參見(jiàn)水玻璃為原料在開(kāi)放體系中快速合成介孔材料MCM-41，《高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報(bào)》2001年06期)。隨后，由非晶態(tài)二氧化硅材料加NaOH獲得硅酸鈉(水玻璃)作為硅源的一類(lèi)解決方案開(kāi)始出現(xiàn)，例如中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)201010283412.2號(hào)公開(kāi)了一種利用硅藻土、稻殼灰或秸桿灰等含非晶態(tài)二氧化硅的物質(zhì)作為原料生產(chǎn)介孔二氧化硅的方法，該方法解決了硅源成本的問(wèn)題，但其隨后的合成路線(xiàn)與一般介孔材料的常規(guī)合成路線(xiàn)基本一致。從這兩種方法來(lái)看，無(wú)論是采用硅酸鈉(水玻璃)直接作為硅源，或者采用NaOH與原料中的非晶態(tài)二氧化硅反應(yīng)形成硅酸鈉型硅源，在陳化之前都需加入鹽酸使得二氧化硅析出形成介孔材料骨架，這一過(guò)程既消耗了鹽酸和NaOH，又生成了含NaCl的廢鹽水，即增加成本的同時(shí)又對(duì)環(huán)境造成影響。另外，侯貴華等曾經(jīng)報(bào)道了以稻殼為原料，酸煮除雜后高溫裂解的方式獲得稻殼灰，再以稻殼灰(RHA)為原料分別在酸性和堿性環(huán)境下以CTAB為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑合成了高比表面積的MCM-41介孔材料，該研究首創(chuàng)了稻殼為原料合成介孔材料的工藝路線(xiàn)，但合成路線(xiàn)是直接以RHA加入反應(yīng)體系，一方面RHA會(huì)殘余有機(jī)物和碳，另一方 面能夠形成新介孔骨架的硅源只占RHA硅物種的一小部分，因此得到的介孔材料質(zhì)量不高(參見(jiàn)用稻殼灰為硅源合成有序介孔二氧化硅材料的研究，《材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào)》，2006,第24卷,第4期)。另外根據(jù)Shelke和Srivastava等人研究,高表面積的貢獻(xiàn)有部分可能來(lái)自于RHA本身的不規(guī)則介孔孔道(參見(jiàn)Mesoporous Silica fromRice Husk Ash,《Bulletin of Chemical Reaction Engineering & Catalysis》，2010，5 (2): 63-67、Characterization of mesoporous rice husk ash (RHA) and adsorptionkinetics of metal ions from aqueous solution onto RHA, ((Journal of HazardousMaterials B》，2006， 134， 257-267)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種制備成本低，制得的介孔二氧化硅產(chǎn)物具有孔徑分布集中的孔道，并且孔道有很好有序性的介孔二氧化硅的制備方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案，包括以下步驟:
(1)將含非晶態(tài)二氧化硅的原料破碎，過(guò)50 300目(優(yōu)選100 200目)篩；
(2)用pH值為0 5(優(yōu)選I 4)的無(wú)機(jī)酸溶液對(duì)破碎過(guò)篩后的原料在10 105°C(優(yōu)選60 80°C )下浸泡I 24小時(shí)(優(yōu)選4 8小時(shí))，所述無(wú)機(jī)酸溶液與稻殼灰體積比為1:0.6 5 (優(yōu)選I 4)，浸泡過(guò)程中不斷攪拌，浸泡完成后直接過(guò)濾，分離出濾渣和酸液；酸液可循環(huán)使用；
所述步驟(2)為去除雜質(zhì)步驟，當(dāng)采用雜質(zhì)含量較低的化工產(chǎn)品白炭黑和微硅粉作為原料的時(shí)候，步驟(2 )可以省去，直接進(jìn)入步驟(3 );
(3)將步驟(2)得到的濾渣加入到質(zhì)量濃度為10 30%(優(yōu)選15 22%)的碳酸鈉溶液或碳酸鉀溶液當(dāng)中，碳酸鈉或碳酸鉀溶液的量為濾渣體積的2 15倍(優(yōu)選3 8倍？)，得到的混合物加熱到80 120°C (優(yōu)選95 105°C)，攪拌反應(yīng)I 8小時(shí)(優(yōu)選4 6小時(shí))，過(guò)濾；
(4)向?yàn)V液中加入結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑， 所述結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑為以下兩類(lèi)中的一種，一類(lèi)是主鏈碳原子數(shù)在12 18之間的直鏈烷基季銨鹽；第二類(lèi)是聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯型三嵌段共聚物，即PE0-PP0-PE0型三嵌段共聚物；結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑加入的量為為該結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑化合物臨界膠束濃度的10% 120% (優(yōu)選60 90%)；
(5)加入結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑后攪拌5 20分鐘(優(yōu)選10 15分鐘，更優(yōu)選12分鐘)，在20 600C (優(yōu)選25 30°C )下陳化2 25小時(shí)(優(yōu)選4 24小時(shí))，過(guò)濾，濾液返回步驟(I)循環(huán)使用，濾餅在80 135°C (優(yōu)選100 130°C)下真空干燥12 24小時(shí)，調(diào)節(jié)真空度為絕對(duì)壓力0.05kPa 15kPa ；
(6)干燥后的濾餅送入馬弗爐，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下以每分鐘I 3°C(優(yōu)選1.0 1.5°C)的速度程序升溫至400 650°C (優(yōu)選500 550°C )保持0.8 6小時(shí)(優(yōu)選I 2小時(shí))；脫除結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，或者送入微波消解裝置消解5 12分鐘(優(yōu)選8 10分鐘)脫除結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，得到有序介孔二氧化硅產(chǎn)品。進(jìn)一步，步驟(I)中，所述含非晶態(tài)二氧化硅的原料為硅藻土、稻殼灰、秸桿灰、白炭黑或微硅粉，以及各類(lèi)含硅植物植株燃燒后剩余的草木灰等含非晶態(tài)二氧化硅的物質(zhì)。進(jìn)一步，步驟(2)中，所述鹽酸、硫酸、硝酸或磷酸，或述鹽酸、硫酸、硝酸、磷酸的兩兩混合酸。進(jìn)一步，步驟(4)中，所述結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑主鏈碳原子數(shù)在12 18之間的直鏈烷基季銨鹽為n=12 18的CnH2n+1 (CH3) 3NC1或CnH2n+1 (CH3) 3NBr中的一種或幾種化合物；所述結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯型三嵌段共聚物為E05P070E05、E020P070E020、E017P055E017、E020P030E020、E026P039E026、E013P070E013、E0106P070E0106 中的一種或幾種化合物。本發(fā)明對(duì)所獲得介孔二氧化硅產(chǎn)品均采用氮?dú)獾蜏匚?脫附測(cè)試進(jìn)行表征，按照本技術(shù)領(lǐng)域常規(guī)采用的BJH (Barrett-Joyner-Halenda)方式計(jì)算孔徑分布及平均孔道直徑大小，BET (Brunauer-Emmett-Teller)方法計(jì)算比表面積。本發(fā)明與已有技術(shù)相比具有以下積極效果:
本發(fā)明利用硅藻土、稻殼灰或秸桿灰等含非晶態(tài)二氧化硅的物質(zhì)作為原料，采用碳酸型堿液提取的方式，獲得廉價(jià)的硅源；利用硅酸根和硅酸在碳酸型堿溶液中不同溫度下的聚集狀態(tài)的變化，用降溫陳化的方式直接獲得介孔二氧化硅的前驅(qū)體，陳化反應(yīng)時(shí)間大大降低；堿液循環(huán)使用，碳酸鈉或碳酸鉀原料不會(huì)被消耗，進(jìn)一步降低了介孔二氧化硅的制備成本；制得的介孔二氧化硅產(chǎn)物具有孔徑分布集中的孔道，并且孔道有很好的有序性。
具體實(shí)施方式
:
以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例1
(I)將硅藻土破碎，過(guò)200目篩；(2)用pH值為2的鹽酸溶液對(duì)破碎過(guò)篩后的硅藻土在80°C下浸泡4小時(shí)，鹽酸溶液與硅藻土體積比為1: 2，浸泡過(guò)程中不斷攪拌，浸泡完成后直接過(guò)濾，分離出濾渣和酸液；酸液循環(huán)使用；(3)將步驟(2)得到的濾渣加入到質(zhì)量濃度為22%的碳酸鈉溶液當(dāng)中，溶液的量為濾渣體積的7倍，將得到的混合物加熱到110°C，攪拌反應(yīng)3小時(shí)，過(guò)濾；(4)向?yàn)V液中加入結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑Cl6H33 (CH3) 3NBr,加入的量為Cl6H33 (CH3) 3NBr在體系中臨界膠束濃度的80% ; (5)加入結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑后攪拌10分鐘，在25°C下陳化8小時(shí)，過(guò)濾，濾液返回步驟(I)循環(huán)使用，濾餅在120°C下真空干燥12小時(shí)，調(diào)節(jié)真空度為絕對(duì)壓力0.1kPa5 (6)干燥后的濾餅送入馬弗爐，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下以每分鐘1°C的速度程序升溫至500°C保持I小時(shí)脫除結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，得到有序介孔二氧化硅產(chǎn)品。產(chǎn)品孔道經(jīng)氮?dú)馕?脫附測(cè)試得到的BJH平均孔徑為2.48nm, BET比表面積為867.45m2/g。實(shí)施例2
Cl)將稻殼灰破碎，過(guò)180目篩；(2)用pH值為I的硫酸溶液對(duì)破碎過(guò)篩后的原料在60°C下浸泡5小時(shí)，硫酸溶液與稻殼灰體積比為1:1.5，浸泡過(guò)程中不斷攪拌，浸泡完成后直接過(guò)濾，分離出濾渣和酸液；酸液循環(huán)使用；(3)將步驟(2)得到的濾渣料加入到質(zhì)量濃度為18%的碳酸鈉溶液當(dāng)中，溶 液的量為濾渣體積的12倍，得到的混合物加熱到100°C，攪拌反應(yīng)3小時(shí)，過(guò)濾；(4)向?yàn)V液中加入結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑C16H33(CH3)3NC1，加入的量為Cl6H33 (CH3) 3NC1在體系中臨界膠束濃度的60% ; (5)加入結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑后攪拌12分鐘，在25°C下陳化4小時(shí)，過(guò)濾，濾液返回步驟(I)循環(huán)使用，濾餅在105°C下真空干燥24小時(shí)，調(diào)節(jié)真空度為絕對(duì)壓力IkPa ; (6)干燥后的濾餅送入馬弗爐，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下以每分鐘1.5°C的速度程序升溫至550°C保持2小時(shí)，脫除結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，得到有序介孔二氧化硅產(chǎn)品。產(chǎn)品孔道經(jīng)氮?dú)馕?脫附測(cè)試得到的BJH平均孔徑為2.27nm, BET比表面積為793.74m2/g。實(shí)施例3
(O將秸桿灰破碎，過(guò)100目篩；(2)用pH值為3的鹽酸溶液對(duì)破碎過(guò)篩后的原料在70°C下浸泡4小時(shí)，酸溶液與秸桿灰體積比為1: 3，浸泡過(guò)程中不斷攪拌，浸泡完成后直接過(guò)濾，分離出濾渣和酸液；酸液循環(huán)使用；(3)將步驟(2)得到的濾渣料加入到質(zhì)量濃度為15%的碳酸鈉溶液當(dāng)中，溶液的量為濾渣體積的3倍，得到的混合物加熱到105°C，攪拌反應(yīng)4小時(shí)，過(guò)濾；(4)向?yàn)V液中加入結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑E0106P070E0106，加入的量為E0106P070E0106在體系中臨界膠束濃度的80% ; (5)加入結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑后攪拌15分鐘，在30°C下陳化24小時(shí)，過(guò)濾，濾液返回步驟(I)循環(huán)使用，濾餅在100°C下真空干燥24小時(shí)，調(diào)節(jié)真空度為絕對(duì)壓力0.4kPa ； (6)干燥后的濾餅送入微波消解裝置消解8分鐘脫除結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，得到有序介孔二氧化硅產(chǎn)品。
產(chǎn)品孔道經(jīng)氮?dú)馕?脫附測(cè)試得到的BJH平均孔徑為3.59nm, BET比表面積為655.48m2/g。實(shí)施例4
(I)草木灰過(guò)100目篩；(2)用pH值為4的硝酸溶液對(duì)破碎過(guò)篩后的原料在60°C下浸泡8小時(shí)，酸溶液與草木灰體積比為1: 4，浸泡過(guò)程中不斷攪拌，浸泡完成后直接過(guò)濾，分離出濾渣和酸液；酸液循環(huán)使用；(3)將步驟(2)得到的濾渣料加入到質(zhì)量濃度為17%的碳酸鈉溶液當(dāng)中，溶液的量為濾渣體積的3倍，得到的混合物加熱到105°C，攪拌反應(yīng)4小時(shí)，過(guò)濾；(4)向?yàn)V液中加入結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑E020P070E020，加入的量為E020P070E020在體系中臨界膠束濃度的90% ; (5)加入結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑后攪拌10分鐘，在25°C下陳化24小時(shí)，過(guò)濾，濾液返回步驟(I)循環(huán)使用，濾餅在130°C下真空干燥16小時(shí)，調(diào)節(jié)真空度為絕對(duì)壓力0.8kPa ；
(6)干燥后的濾餅送入微波消解裝置消解10分鐘脫除結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，得到有序介孔二氧化硅
產(chǎn)品產(chǎn)品孔道經(jīng)氮?dú)馕?脫附測(cè)試得到的BJH平均孔徑為3.16nm, BET比表面積為756.13m2/g。實(shí)施例5
(I)普通沉淀白炭黑過(guò)100目篩；(2)將過(guò)篩后的白炭黑加入到質(zhì)量濃度為15%的碳酸鈉溶液當(dāng)中，溶液的量為白炭黑體積的8倍，得到的混合物加熱到105°C，攪拌反應(yīng)3小時(shí)，過(guò)濾；(3)向?yàn)V液中加入結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑Cl6H33 (CH3)3NBr，加入的量為Cl6H33 (CH3) 3NBr在體系中臨界膠束濃度的75% ; (4)加入結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑后攪拌16分鐘，在30°C下陳化12小時(shí)，過(guò)濾，濾液返回步驟(I)循環(huán)使用，濾餅在110°C下真空干燥24小時(shí)，調(diào)節(jié)真空度為絕對(duì)壓力0.2kPa；(5)干燥后的濾餅送入馬弗爐，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下以每分鐘TC的速度程序升溫至550°C保持1.5小時(shí)脫除結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，得到有序介孔二氧化硅產(chǎn)品。得到的產(chǎn)品孔道經(jīng)氮?dú)馕?脫附測(cè)試BJH平均孔徑為2.15nm, BET比表面積為1075.46m2/g。實(shí)施例6
(O普通微硅粉過(guò)150目篩；(2)將過(guò)篩后的硅微粉加入到質(zhì)量濃度為17%的碳酸鈉溶液當(dāng)中，溶液的量為白炭黑體積的7.5倍，得到的混合物加熱到100°C，攪拌反應(yīng)4小時(shí)，過(guò)濾；(3)向?yàn)V液中加入結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑E026P039E026，加入的量為E026P039E026在體系中臨界膠束濃度的85% ； (4)加入結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑后攪拌14分鐘，在25°C下陳化24小時(shí)，過(guò)濾，濾液返回步驟(I)循環(huán)使用，濾餅在110°C下真空干燥12小時(shí)，調(diào)節(jié)真空度為絕對(duì)壓力0.2kPa ；
(5)干燥后的濾餅送入馬弗爐，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下以每分鐘1°C的速度程序升溫至550°C保持4小時(shí)脫除結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，得到有序介孔二氧化硅產(chǎn)品。得到的產(chǎn)品孔道經(jīng)氮?dú)馕?脫附測(cè)試BJH平均孔徑為2.73nm, BET比表面積為804.37m2/g。
權(quán)利要求
1.一種介孔二氧化硅的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將含非晶態(tài)二氧化硅的原料破碎，過(guò)50 300目篩； (2)用pH值為O 5的無(wú)機(jī)酸溶液對(duì)破碎過(guò)篩后的原料在10 105°C下浸泡I 24小時(shí)，所述無(wú)機(jī)酸溶液與稻殼灰體積比為1: 0.6 5，浸泡過(guò)程中不斷攪拌，浸泡完成后直接過(guò)濾，分離出濾渣和酸液；無(wú)機(jī)酸溶液可循環(huán)使用； (3)將步驟(2)得到的濾渣加入到質(zhì)量濃度為10 30%的碳酸鈉溶液或碳酸鉀溶液當(dāng)中，碳酸鈉或碳酸鉀溶液的量為濾渣體積的2 15倍，得到的混合物加熱到80 120°C，攪拌反應(yīng)I 8小時(shí)，過(guò)濾； (4)向?yàn)V液中加入結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，所述結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑為以下兩類(lèi)中的一種，一類(lèi)是主鏈碳原子數(shù)在12 18之間的直鏈烷基季銨鹽；第二類(lèi)是聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯型三嵌段共聚物，即PEO-PPO-PEO型三嵌段共聚物；結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑加入的量為該結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑化合物臨界膠束濃度的10% 120% ； (5)加入結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑后攪拌5 20分鐘，在20 60°C下陳化2 25小時(shí)，過(guò)濾，濾液返回步驟(I)循環(huán)使用，濾餅在80 135°C下真空干燥12 24小時(shí)，調(diào)節(jié)真空度為絕對(duì)壓力 0.05kPa 15kPa ； (6)干燥后的濾餅送入馬弗爐，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下以每分鐘I 3°C的速度程序升溫至400 650°C保持0.8 6小時(shí)；脫除結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，或者送入微波消解裝置消解5 12分鐘脫除結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，即得到有序介孔二氧化硅產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的介孔二氧化硅的制備方法，其特征在于，步驟(I)中，所述含非晶態(tài)二氧化硅的原料為硅藻土、稻殼灰、秸桿灰或草木灰。
3.根據(jù)權(quán)利要求 1或2所述的介孔二氧化硅的制備方法，其特征在于，步驟(I)中，所述原料破碎后，過(guò)100 200目篩。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的介孔二氧化硅的制備方法，其特征在于:步驟(2)中，所用無(wú)機(jī)酸溶液的PH值為I 4，無(wú)機(jī)酸溶液對(duì)破碎過(guò)篩后的原料浸泡溫度為60 80°C，浸泡時(shí)間為4 8小時(shí)，所述無(wú)機(jī)酸溶液與含非晶態(tài)二氧化硅的原料體積比為I 4。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的介孔二氧化硅的制備方法，其特征在于:步驟(3)中，所述碳酸鈉溶液或碳酸鉀溶液的質(zhì)量濃度為15 22%，碳酸鈉或碳酸鉀溶液的量為濾渣體積的3 8倍，混合物的加熱溫度為100 110°C，攪拌反應(yīng)時(shí)間為3 4小時(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的介孔二氧化硅的制備方法，其特征在于:步驟(4)中，結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑加入的量為該結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑化合物臨界膠束濃度的60 90%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的介孔二氧化硅的制備方法，其特征在于:步驟(5)中，加入結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑后攪拌10 15分鐘，在25 30°C下陳化4 24小時(shí)，過(guò)濾，濾液返回步驟(I)循環(huán)使用，濾餅在100 130°C下真空干燥12 24小時(shí)，調(diào)節(jié)真空度為絕對(duì)壓力0.05kPa 15kPa。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的介孔二氧化硅的制備方法，其特征在于:步驟(6)中，干燥后的濾餅送入馬弗爐，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下以每分鐘1.0 1.5°C的速度程序升溫至500 550°C保持I 2小時(shí)，脫除結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑；或者送入微波消解裝置消解8 10分鐘脫除結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的介孔二氧化硅的制備方法，其特征在于:步驟(2)中，所述無(wú)機(jī)酸為鹽酸、硫酸、硝酸或磷酸，或所述鹽酸、硫酸、硝酸、磷酸的兩兩混合酸；步驟(4)中，所述結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑直鏈烷基季銨鹽為n=12 18的CnH2n+1 (CH3) 3NC1或CnH2n+1 (CH3) 3NBr中的一種或幾種化合物；所述結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯型三嵌段共聚物為E05P070E05、E020P070E020、E017P055E017、E020P030E020、E026P039E026、E013P070E013、E0106P070E0106中的一種或幾種化合物。
10.一種介孔二氧化硅的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將含非晶態(tài)二氧化硅的原料白炭黑或微硅粉破碎，過(guò)50 300目篩； (2)將步驟(I)得到的過(guò)篩原料加入到質(zhì)量濃度為10 30%的碳酸鈉溶液或碳酸鉀溶液當(dāng)中，碳酸鈉或碳酸鉀溶液的量為濾渣體積的2 15倍，得到的混合物加熱到80 120°C，攪拌反應(yīng)I 8小時(shí)，過(guò)濾； (3)向?yàn)V液中加入結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，所述結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑為以下兩類(lèi)中的一種，一類(lèi)是主鏈碳原子數(shù)在12 18之間的直鏈烷基季銨鹽；第二類(lèi)是聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯型三嵌段共聚物，即PEO-PPO-PEO型三嵌段共聚物；結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑加入的量為該結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑化合物臨界膠束濃度的10% 120% ； (4)加入結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑后攪拌5 20分鐘，在20 60°C下陳化2 25小時(shí)，過(guò)濾，濾液返回步驟(I)循環(huán)使用，濾餅在80 135°C下真空干燥12 24小時(shí)，調(diào)節(jié)真空度為絕對(duì)壓力 0.05kPa 15kPa ； (5)干燥后的濾餅送入馬弗爐，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下以每分鐘I 3°C的速度程序升溫至400 650°C保持0.8 6小時(shí)；脫除結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，或者送入微波消解裝置消解5 12分鐘脫除結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，得到有 序介孔二氧化硅產(chǎn)品。
全文摘要
一種介孔二氧化硅的制備方法，包括以下步驟(1)將含非晶態(tài)二氧化硅的原料破碎過(guò)篩；(2)用無(wú)機(jī)酸溶液浸泡破碎過(guò)篩后的原料后過(guò)濾，分離出濾渣和酸液；(3)將濾渣加入到碳酸鈉溶液或碳酸鉀溶液當(dāng)中，加熱，攪拌反應(yīng)1～8小時(shí)，過(guò)濾；(4)向?yàn)V液中加入結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑；(5)攪拌，陳化，過(guò)濾，濾液返回步驟(1)循環(huán)使用，濾餅在真空干燥；(6)干燥后的濾餅送入馬弗爐，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下程序升溫，脫除結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，或者送入微波消解裝置消解，脫除結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，即成。本發(fā)明直接采用含非晶態(tài)二氧化硅的原料作為硅源，生產(chǎn)介孔二氧化硅，同時(shí)堿溶液循環(huán)使用，既縮短了反應(yīng)時(shí)間，又大大降低了介孔二氧化硅的生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)C01B33/12GK103073006SQ201310036710
公開(kāi)日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2013年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月30日
發(fā)明者孫成高, 湯建良, 鄭賢福 申請(qǐng)人:化工部長(zhǎng)沙設(shè)計(jì)研究院