一種快速高效功能化改性介孔材料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及功能材料領(lǐng)域，更具體的設(shè)及一種快速高效功能化改性介孔材料的方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 介孔材料因其具有極高的比表面積、規(guī)則有序的孔道結(jié)構(gòu)、窄的孔徑分布、孔徑大 小連續(xù)可調(diào)等優(yōu)點，使得它在吸附、分離及催化等領(lǐng)域應(yīng)用中發(fā)揮出巨大優(yōu)勢，為了進一步 提高其應(yīng)用性能及拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域，對其進行良好的功能化改性是一種必要措施。為此，探 尋快速高效且工藝簡單的介孔材料功能化改性方法顯得尤為重要。
[0003] 目前，就介孔材料的功能化改性方法而言，存在一步法和后嫁接兩種方法。前者是 在合成介孔材料體系中就加入改性劑，改性與合成一步完成，該方法能獲得較高的功能團 嫁接率，但獲得的介孔材料存在孔道結(jié)構(gòu)有序度低及形貌雜亂等。后嫁接法是先合成介孔 材料，再對其進行改性處理，也稱兩步法，該法雖能獲得較高有序度的孔道結(jié)構(gòu)及均一形 貌，但存在嫁接率低的問題。可見兩種方法均有一定的不足。后嫁接法可W獲得較有序的孔 道結(jié)構(gòu)和形貌，但難W獲得較高的嫁接率，原因在于回流法中反應(yīng)在敞開體系中進行，化學(xué) 反應(yīng)速率慢及合成率低，因此，回流法存在合成溫度高、技術(shù)復(fù)雜、耗時長及嫁接率低等缺 點，此外，回流法功能化改性常常需要比較復(fù)雜的回流裝置，其安全性也相對較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明實施例提供一種快速高效功能化改性介孔材料，用W解決現(xiàn)有技術(shù)中介孔 材料功能化改性溫度高、技術(shù)復(fù)雜、耗時長W及獲得的改性材料孔道結(jié)構(gòu)有序度低、形貌雜 亂和嫁接率低等問題。
[0005] 本發(fā)明實施例提供一種快速高效功能化改性介孔材料，包括W下步驟：
[0006] (1)將介孔二氧化娃材料放置于容器中，向容器中加入溶劑甲苯，甲苯為無水甲 苯，攬拌l〇-15min，然后加入含氨基改性劑，攬拌10-15min，形成混合原料，所述介孔二氧化 娃、含氨基改性劑和溶劑的質(zhì)量比為Ig :0.8-1.2g:150-200g;
[0007] (2)將上述混合原料裝入水熱反應(yīng)蓋中；
[000引（3)將水熱反應(yīng)蓋放入烘箱中，在100-140°C下保溫2-化；
[0009] (4)將水熱反應(yīng)蓋中的混合物取出，對混合物進行過濾、洗涂和烘干，得到改性后 材料；
[0010] (5)對改性后材料的結(jié)構(gòu)、形貌及嫁接率進行表征。
[0011] 優(yōu)選地，含氨基改性劑為3-氨丙基Ξ乙氧基硅烷(APTES)或3-氨基丙基-Ξ甲氧基 硅烷(APTMS)。
[0012] 優(yōu)選的，步驟(4)中洗涂過程，采用無水甲苯對反應(yīng)后的混合物進行洗涂，洗涂3-5 次。
[0013] 優(yōu)選的，步驟(4)中烘干溫度為80-100°C，烘干時間為6-12h。
[0014] 本發(fā)明實施例中，采用水熱法對介孔材料進行改性，方法簡單，操作方便，可通過 在較低的合成溫度及較短的改性時間下，獲得功能團嫁接率高W及孔道結(jié)構(gòu)有序度高的改 性材料，改性后的材料可作為一種載體材料廣泛應(yīng)用于吸附、分離、催化及載藥等領(lǐng)域中， 因其高的氨基含量和高的孔道結(jié)構(gòu)有序度等特點，可大大提高其應(yīng)用性能，水熱法介孔材 料改性高效節(jié)能，安全無害，在較短的反應(yīng)時間及較低的溫度下，嫁接率可高達98%。
【附圖說明】
[0015] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可W 根據(jù)運些附圖獲得其他的附圖。
[0016] 圖1為本發(fā)明實施例提供的介孔二氧化娃材料改性前后掃描電鏡和透射電鏡圖；
[0017] 圖2為本發(fā)明實施例提供的介孔二氧化娃材料改性前后X射線衍射圖；
[0018] 圖3為本發(fā)明實施例提供的介孔二氧化娃材料改性前后紅外光譜圖；
[0019] 圖4為本發(fā)明實施例提供的介孔二氧化娃材料改性前后BET等溫線和孔徑分布圖；
[0020] 圖5為本發(fā)明實施例提供的介孔二氧化娃材料改性前后的吸附性能曲線。
【具體實施方式】
[0021] 實施例1
[0022] 本發(fā)明實施例1提供一種氨基改性纖維狀介孔SBA-15二氧化娃材料的方法，包括 W下步驟：
[0023] (1)將介孔SBA-15二氧化娃材料放置于容器中，向容器中加入溶劑無水甲苯，攬拌 lOmin，然后加入改性劑3-氨丙基Ξ乙氧基硅烷(APTES)，攬拌lOmin，形成混合原料，介孔 SBA-15二氧化娃材料、改性劑和溶劑的質(zhì)量比為1 g: 0.8-1.2g: 150g;
[0024] (2)將上述混合后的原料裝入水熱反應(yīng)蓋中；
[0025] (3)將水熱反應(yīng)蓋放入烘箱中，在100°C下保溫化；
[0026] (4)將水熱反應(yīng)蓋中的混合物取出，對混合物進行過濾，使用無水甲苯對反應(yīng)后的 混合物洗涂3次，在80°C溫度下烘干化，得到氨基功能化介孔SBA-15材料；
[0027] (5)對改性后材料的結(jié)構(gòu)、形貌和嫁接率進行表征。
[002引表征結(jié)果如表1所示。
[0029] 表1纖維狀介孔SBA-15二氧化娃材料改性后物理化學(xué)性質(zhì)
[0030]

[0031] 實施例2
[0032] 本發(fā)明實施例2提供一種氨基改性納米二氧化娃的方法，包括W下步驟：
[0033] (1)將納米二氧化娃放置于容器中，向容器中加入溶劑無水甲苯，攬拌12min，然后 加入改性劑3-氨丙基Ξ乙氧基硅烷(APTES)，攬拌12min，形成混合原料，所述納米二氧化 娃、改性劑和溶劑的質(zhì)量比為1 g: 0.8-1.2g: 170g;
[0034] (2)將上述混合后的原料裝入水熱反應(yīng)蓋中；
[0035] (3)將水熱反應(yīng)蓋放入烘箱中，在11(TC下保溫化；
[0036] (4)將水熱反應(yīng)蓋中的混合物取出，對混合物進行過濾，使用無水甲苯對反應(yīng)后的 混合物洗涂4次，在90°C溫度下烘干化，得到氨基功能化納米二氧化娃；
[0037] (5)對改性后材料的結(jié)構(gòu)、形貌和嫁接率進行表征。
[0038] 表征結(jié)果如表2所示。
[0039] 表2納米二氧化娃材料改性后物理化學(xué)性質(zhì)
[0040]

[0041 ] 實施例3
[0042] 本發(fā)明實施例3提供一種氨基改性棒狀介孔SBA-15二氧化娃材料的方法，包括W 下步驟：
[0043] (1)將棒狀介孔SBA-15二氧化娃材料放置于容器中，向容器中加入溶劑無水甲苯， 攬拌14min，然后加入改性劑3-氨丙基Ξ乙氧基硅烷(APTES)，攬拌14min，形成混合原料，棒 狀介孔SBA-15二氧化娃材料、改性劑和溶劑的質(zhì)量比為lg:0.8-1.2g:190g;
[0044] (2)將上述混合后的原料裝入水熱反應(yīng)蓋中；
[0045] (3)將水熱反應(yīng)蓋放入烘箱中，在120°C下保溫4h;
[0046] (4)將水熱反應(yīng)蓋中的混合物取出，對混合物進行過濾，使用無水甲苯對反應(yīng)后的 混合物洗涂5次，在100°C溫度下烘干lOh，得到氨基功能化介孔SBA-15二氧化娃材料；
[0047] (5)對改性后材料的結(jié)構(gòu)、形貌和嫁接率進行表征。
[004引表征結(jié)果如表3所示。
[0049] 表3棒狀介孔SBA-15二氧化娃材料改性后物理化學(xué)性質(zhì)
[(Κ)加 ]

[0化1 ] 實施例4
[0052] 本發(fā)明實施例3提供一種氨基改性介孔SBA-15材料的方法，包括W下步驟：
[0053] (1)將介孔SBA-15材料放置于容器中，向容器中加入溶劑無水甲苯，攬拌15min，然 后加入改性劑3-氨基丙基-Ξ甲氧基硅烷(APTMS)，攬拌15min，形成混合原料，介孔SBA-15 材料、改性劑和溶劑的質(zhì)量比為Ig: 0.8-1.2g: 200g;
[0054] (2)將上述混合后的原料裝入水熱反應(yīng)蓋中；
[0055] (3)將水熱反應(yīng)蓋放入烘箱中，在140°C下保溫化；
[0056] (4)將水熱反應(yīng)蓋中的混合物取出，對混合物進行過濾，使用無水甲苯洗涂3次，在 90°C溫度下烘干12h，得到氨基功能化介孔SBA-15材料；
[0057] (5)對改性后材料的結(jié)構(gòu)、形貌和嫁接率進行表征。
[0化引表征結(jié)果如表4所示。
[0059] 表4介孔SBA-15二氧化娃材料改性后物理化學(xué)性質(zhì)
[0060]

[0061] 圖1中（a)、（b)為介孔材料改性前的掃描電鏡圖和透射電鏡圖，（c)、（d)為介孔材 料氨基改性后的掃描電鏡圖和透射電鏡圖，通過對比可看出，采用本發(fā)明中方法獲得的氨 基改性后的介孔材料形貌及孔道結(jié)構(gòu)的有序度均有明顯的提高；圖2中可看出本發(fā)明提供 的方法獲得的氨基改性后的介孔材料保持了良好的孔道結(jié)構(gòu)有序度；圖3中可明顯看出氨 基功能團已經(jīng)成功的嫁接到了介孔二氧化娃材料上；圖4中看出氨基改性后的介孔材料具 有孔徑分布均一的特點；圖5是利用本發(fā)明提供的方法獲得的氨基改性介孔材料對葡萄糖 氧化酶的吸附作用，可看出氨基改性后介孔材料具有快的吸附速率及大的吸附量。
[0062] 上述表1-4可看出本發(fā)明提供的氨基改性介孔材料其氨基嫁接率最高可達98%， 可看出，本發(fā)明提供的方法可在較低溫度及較短時間條件下，獲得較高嫁接率的改性介孔 材料。
[0063] 盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造 性概念，則可對運些實施例作出另外的變更和修改。所W，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu) 選實施例W及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。
[0064] 顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可W對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精 神和范圍。運樣，倘若本發(fā)明的運些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍 之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含運些改動和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種快速高效功能化改性介孔材料的方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 將介孔二氧化硅材料放置于容器中，向容器中加入溶劑甲苯，所述甲苯為無水甲 苯，攪拌10-15min，然后加入含氨基改性劑，攪拌10-15min，形成混合原料，所述介孔二氧化 硅、含氨基改性劑和溶劑的質(zhì)量比為lg :0.8-1.2g:150-200g; (2) 將上述混合原料裝入水熱反應(yīng)釜中； (3) 將水熱反應(yīng)釜放入烘箱中，在100-140°C下保溫2-6h; (4) 將水熱反應(yīng)釜中的混合物取出，對混合物進行過濾、洗滌和烘干，得到改性后材料； (5) 對改性后材料的結(jié)構(gòu)、形貌及嫁接率進行表征。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速高效功能化改性介孔材料的方法，其特征在于，所述 含氨基改性劑為3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)或3-氨基丙基-三甲氧基硅烷(APTMS)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速高效功能化改性介孔材料的方法，其特征在于，所述 步驟(4)中洗滌過程，采用無水甲苯對反應(yīng)后的混合物進行洗滌，洗滌3-5次。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速高效功能化改性介孔材料的方法，其特征在于，所述 步驟(4)中烘干溫度為80-100 °C，烘干時間為6-12h。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種快速高效功能化改性介孔材料的方法，涉及功能材料領(lǐng)域，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中介孔材料功能化改性溫度高、技術(shù)復(fù)雜、耗時長和嫁接率低的問題。該方法包括：將介孔二氧化硅、改性劑和溶劑按照質(zhì)量比為1g∶0.8?1.2g∶150?200g混合攪拌；將混合后的原料裝入水熱反應(yīng)釜中；將水熱反應(yīng)釜放入烘箱中，在100?140℃下保溫2?6h；對水熱反應(yīng)釜中混合物進行過濾、洗滌和烘干，得到改性后材料；對改性后材料的形貌、結(jié)構(gòu)和嫁接率進行表征。本發(fā)明采用水熱法對介孔材料進行改性，方法簡單，操作方便，可通過在較低的合成溫度及較短的改性時間下，獲得功能團嫁接率高以及孔道結(jié)構(gòu)有序度高的改性材料。
【IPC分類】C01B33/12
【公開號】CN105712356
【申請?zhí)枴緾N201610039055
【發(fā)明人】丁藝, 旦輝, 盧喜瑞, 匙芳廷, 舒小艷, 袁世斌, 毛雪麗
【申請人】西南科技大學(xué)