的濃度 優(yōu)選為25-28% (體積分?jǐn)?shù))。
[0034] 為了獲得具有平面六方狀的圓柱形孔道結(jié)構(gòu)的介孔分子篩,本發(fā)明的制備方法中 所用的陽離子表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨(CTAB),CTAB呈白色或淺黃色結(jié)晶體 至粉末狀,有刺激氣味,易溶于異丙醇,可溶于水,震蕩時(shí)產(chǎn)生大量泡沫,能與陰離子、非離 子、兩性表面活性劑有良好的配位性,具有優(yōu)良的滲透、柔化、乳化、抗靜電、生物降解性及 殺菌等性能。
[0035] 本發(fā)明引入了低沸點(diǎn)、低極性和低表面張力的丁酮作為體系的共溶劑。當(dāng)加入相 同量的共溶劑時(shí),發(fā)現(xiàn)加入丁酮,得到的實(shí)心球的粒徑變小。而隨著碳鏈的增加,酮的溶解 性逐漸減小,(戊酮由于微溶于水,得到的實(shí)心球粒徑則沒有明顯變化)得到實(shí)心球變得越 來越困難。
[0036] 顆粒成長的形貌部分依賴于無機(jī)物種的聚合速率。在這個(gè)體系中,TE0S受到一種 共溶劑的影響而改變水解速率,而它的水解速率和其聚合速率有很重要的聯(lián)系。
[0037] 我們做了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn),證明r值對(duì)TE0S在水和丁酮的體系中溶解性的影響,通過 TE0S在體系中溶解性的變化,能夠評(píng)價(jià)出TE0S水解速率的變化。在r = 75時(shí),體系中只 能溶解2~3滴TE0S ;當(dāng)r減小到15時(shí),溶解的TE0S的量增加許多;當(dāng)r〈3時(shí),混合溶液 變成均一的體系。這表明,丁酮是一種和水、TE0S都互溶的溶劑,當(dāng)水:丁酮〈20 (摩爾比) 時(shí),增加丁酮的量,將導(dǎo)致增加 TE0S在混合體系中的溶解性,趨向于降低TE0S的水解速率, 均一化了無機(jī)物種的聚合。當(dāng)丁酮的含量較高時(shí),在開始階段,沒有水解和部分水解的TE0S 主要以溶解的硅物種形式存在于水和丁酮的混合溶液中,TE0S的水解速率變得很低。聚合 作用趨向于更加均一,硅-膠束的生長最有可能受到各向同性的影響,同時(shí)受到表面張力 的作用,盡量減小顆粒表面的自由能,就得到了尺寸約為300-400nm的具有表面相對(duì)光滑 的球的形貌。
[0038] 因此,上述混合溶液中,陽離子表面活性劑、水(H20)、氨水(NH3)、丁酮的摩爾比 為:0. 05-0. 5 :100-500 :0. 5-5 :5-300,其中的水(H20)是指混合溶液中所有水的總和,即包 括氨水溶液中的水和額外添加的水。
[0039] 向混合溶液中加入正硅酸乙酯的方式可為逐滴加入,以更好地控制用量,正硅酸 乙酯與丁酮溶液中的丁酮的摩爾比為〇. 5-2 :5-300。
[0040] 加入正硅酸乙酯前,在該體系下CTAB首先形成膠束,從我們在實(shí)驗(yàn)中觀察到的結(jié) 果表明,加入的丁酮并沒有進(jìn)入到膠束內(nèi)部,擴(kuò)大其孔徑。丁酮分子在這個(gè)體系中并不是起 共表面活性劑的作用,而是起共溶劑的作用。加入正硅酸乙酯后,水解的硅物種在膠束表面 聚集,將反應(yīng)液在室溫下進(jìn)行攪拌約1~4小時(shí),反應(yīng)液中的各組分經(jīng)過溶膠-凝膠化學(xué)過 程以及協(xié)同自組裝過程形成介孔分子篩。
[0041] 反應(yīng)液進(jìn)行反應(yīng)形成介孔分子篩后,將所得的反應(yīng)液進(jìn)行減壓過濾,濾出物用去 離子水洗滌并干燥,之后進(jìn)行煅燒處理,得到球形介孔分子篩。
[0042] 煅燒處理的溫度為400~800°C,時(shí)間為2~10小時(shí)。
[0043] 本發(fā)明的制備方法所得到的球形介孔分子篩為球形MCM-41介孔分子篩,其為表 面光滑、粒徑約為300~400nm、孔徑大小為2. 5~3. 5nm、比表面積為800~1100m2/g、孔 體積為大于〇. 5cm3/g的介孔二氧化硅實(shí)心球,預(yù)期在催化劑制備中的載體、色譜分離中的 色譜柱填充等領(lǐng)域具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
[0044] 除非另作限定,本發(fā)明所用術(shù)語均為本領(lǐng)域技術(shù)人員通常理解的含義。
[0045] 以下通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明。 實(shí)施例
[0046] 下列實(shí)施例及對(duì)比例中所用氨水的體積分?jǐn)?shù)為25%,所用的丁酮和丙酮為市售的 分析純99%。
[0047] 實(shí)施例1 :
[0048] 稱取0.62g CTAB,溶解在30g去離子水中,待完全溶解后,再向溶液中加入2.6mL 氨水和8. 8g 丁酮。
[0049] 在室溫下攪拌約20分鐘,再加入2. 6mL TE0S,最終得到的溶膠中各成分的摩爾比 為 TE0S/CTAB/NH3/H20/丁酮=1:0. 14:1.4:150:10。
[0050] 在室溫下繼續(xù)攪拌約2小時(shí),然后經(jīng)過抽濾,去離子水沖洗,得到的白色沉淀在 60°C的烘箱中烘干1天,最終得到的粉末在馬弗爐中500°C下焙燒6小時(shí),除去模板劑,得到 表面光滑的球形MCM-41介孔分子篩,其掃描電鏡圖(SEM)如圖1所不,特征小角X光衍射 圖(XRD)如圖2所示。
[0051] 經(jīng)過測量,所得到的球形MCM-41介孔分子篩的總表面積為1055m2/g,總孔體積為 0. 80cm3/g,孔徑約為2. 8nm,實(shí)心球的平均直徑約為300~400nm。
[0052] 實(shí)施例2 :
[0053] 稱取0.62g CTAB,溶解在30g去離子水中,待完全溶解后,再向溶液中加入2.6mL 氨水和8. 8g 丁酮。
[0054] 在室溫下攪拌約20分鐘,再加入2. 6mL TE0S,最終得到的溶膠中各成分的摩爾比 為 TE0S/CTAB/NH3/H20/丁酮=1:0. 14:1.4:150:10。
[0055] 當(dāng)加入TE0S反應(yīng)4小時(shí)后,將得到的溶液轉(zhuǎn)移到晶化釜中,在85°C下進(jìn)行水熱處 理1天,然后再進(jìn)行抽濾,用去離子水沖洗,烘干,最后在600°C下焙燒,得到表面略有粗糙 的球形MCM-41介孔分子篩。
[0056] 經(jīng)過測量,所得到的球形MCM-41介孔分子篩的總表面積為919m2/g,總孔體積為 0· 79cm3/g,孔徑約為3. lnm,實(shí)心球的平均直徑約為300~400nm。
[0057] 實(shí)施例3 :
[0058] 稱取0.62g CTAB,溶解在30g去離子水中,待完全溶解后,再向溶液中加入2.6mL 氨水和8. 8g 丁酮。
[0059] 在室溫下攪拌約20分鐘,再加入2. 6mL TE0S,最終得到的溶膠中各成分的摩爾比 為 TE0S/CTAB/NH3/H20/丁酮=1:0. 14:1.4:150:10。
[0060] 當(dāng)加入TE0S反應(yīng)1小時(shí)后,將得到的溶液轉(zhuǎn)移到晶化釜中,在110°C下進(jìn)行水熱處 理1天,然后再進(jìn)行抽濾,用去離子水沖洗,烘干,最后在400°C下焙燒,得到表面粗糙的球 形MCM-41介孔分子篩。
[0061] 經(jīng)過測量,所得到的球形MCM-41介孔分子篩的總表面積為854m2/g,總孔體積為 0. 80cm3/g,孔徑約為3. 2nm,實(shí)心球的平均直徑約為300~400nm。
[0062] 實(shí)施例4 :
[0063] 稱取0. 35g CTAB,溶解在35g去離子水中,待完全溶解后,再向溶液中加入6. lmL 氨水和36. 5g 丁酮。
[0064] 在室溫下攪拌約20分鐘,再加入3. lmL TE0S,最終得到的溶膠中各成分的摩爾比 為 TE0S/CTAB/NH3/H20/ 丁酮=1:0· 09:2. 6:150:40。
[0065] 在室溫下繼續(xù)攪拌約3小時(shí),然后經(jīng)過抽濾,去離子水沖洗,得到的白色沉淀在 60°C的烘箱中烘干1天,最終得到的粉末在馬弗爐中700°C下焙燒4小時(shí),除去模板劑,得到 表面光滑的球形MCM-41介孔分子篩。
[0066] 經(jīng)過測量,所得到的球形MCM-41介孔分子篩的總表面積為950m2/g,總孔體積為 0. 56cm3/g,孔徑約為2. 8nm,實(shí)心球的平均直徑約為300~400nm。
[0067] 實(shí)施例5 :
[0068] 稱取0. 35g CTAB,溶解在35g去離子水中,待完全溶解后,再向溶液中加入6. lmL 氨水和36. 5g 丁酮。
[0069] 在室溫下攪拌約20分鐘,再加入3. lmL TE0S,最終得到的溶膠中各成分的摩爾比 為 TE0S/CTAB/NH3/H20/ 丁酮=1:0· 09:2. 6:150:40。
[0070] 當(dāng)加入TE0S反應(yīng)2小時(shí)后,將得到的溶液轉(zhuǎn)移到晶化釜中,在85°C下進(jìn)行水熱處 理1天,然后再進(jìn)行抽濾,用去離子水沖洗,烘干,最后在800°C下焙燒,得到表面略有粗糙 的球形MCM-41介孔分子篩。
[0071] 經(jīng)過測量,所得到的球形MCM-41介孔分子篩的總表面積為840m2/g,總孔體積為 0. 59cm3/