一种室温下合成mcm-48介孔分子筛的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种MCM-48介孔分子筛的合成方法。
【背景技术】
[0002]1992年美国Mobil公司首次合成了 M41S系列介孔分子筛，而MCM-48介孔分子筛，具有良好的长程有序性和大的比表面积、均一的孔径特别是其三维螺旋状的孔道结构可大大减少物料传输过程中出现的孔道堵塞因此可广泛的应用于催化、吸附、生物大分子的分离及药物载体等方面。
[0003]目前MCM-48主要以水热合成法为主，该方法在合成过程中需在高温高压条件下进行，不仅能耗大且水热法操作周期长，并且由水热法制备的MCM-48介孔分子筛形貌不均一，规整度较差，这极大地限制了它在工业化生产及在其他方面的应用。李全芝等人以三元混合表面活性剂合成了 MCM-48，该方法中模板剂用量较低，但合成过程中需在高温条件下连续反应数天时间，操作复杂且合成的样品有序度较差。曲凤玉等人在常温条件下成功地制备了 MCM-48，但得到的样品形貌较差团聚严重。刘永梅等人在室温下以超声波辅助合成了 MCM-48分子筛，该方法较其他方法可大大降低反应时间但模板剂用量过大，产物形貌不规整。
【发明内容】
[0004]本发明目的是为了解决现有合成方法得到的MCM-48介孔分子筛整体形貌较差，反应条件要求严格的问题，而提供一种室温下合成MCM-48介孔分子筛的方法。
[0005]本发明室温下合成MCM-48介孔分子筛的方法按下列步骤实现:
[0006]一、将摩尔比为1:0.08?0.24的CTAB (十六烷基三甲基溴化铵)和C12EO4 (十二烷基聚四氧乙烯醚)溶于乙醇溶液中，待完全溶解后得到表面活性剂溶液；
[0007]二、向步骤一得到的表面活性剂溶液中加入质量分数为25%的氨水，搅拌10?25min后逐滴加入TEOS，在室温下搅拌反应3?6h，得到合成液，对合成液离心收集固相物，固相物经洗涤、干燥后得到原粉；
[0008]三、将步骤二得到的原粉在空气中升温至500?600°C进行焙烧处理4?6h，得到MCM-48介孔分子筛。
[0009]本发明以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB，阳离子表面活性剂)和十二烷基聚四氧乙烯醚(C12EO4，中性表面活性剂)为共模板剂、乙醇为共溶剂、氨水为催化剂、正硅酸乙酯(TEOS)为硅源，在室温条件下合成了具有规整度高，形貌均一的MCM-48介孔分子筛。本发明与现有技术相比不仅反应操作简单耗能耗时少，且大大减少了模板剂的用量，使CTAB/TEOS的摩尔比低至0.12以下，降低了反应成本，而且本发明实现了在室温条件下合成MCM-48介孔分子筛，反应时间短，有利于大规模生产。
【附图说明】
[0010]图1为各实施例制备得到的MCM-48介孔分子筛的XRD衍射图，其中a代表实施例一，b代表实施例二，c代表实施例三，d代表实施例四；
[0011 ] 图2为实施例一制备得到的MCM-48介孔分子筛的SEM图；
[0012]图3为实施例二制备得到的MCM-48介孔分子筛的SEM图；
[0013]图4为实施例三制备得到的MCM-48介孔分子筛的SEM图；
[0014]图5为实施例四制备得到的MCM-48介孔分子筛的SEM图。
【具体实施方式】
[0015]【具体实施方式】一:本实施方式室温下合成MCM-48介孔分子筛的方法按下列步骤实现:
[0016]一、将摩尔比为1:0.08?0.24的CTAB (十六烷基三甲基溴化铵)和C12EO4 (十二烷基聚四氧乙烯醚)溶于乙醇溶液中，待完全溶解后得到表面活性剂溶液；
[0017]二、向步骤一得到的表面活性剂溶液中加入质量分数为25%的氨水，搅拌10?25min后逐滴加入TEOS，在室温下搅拌反应3?6h，得到合成液，对合成液离心收集固相物，固相物经洗涤、干燥后得到原粉；
[0018]三、将步骤二得到的原粉在空气中升温至500?600°C进行焙烧处理4?6h，得到MCM-48介孔分子筛。
[0019]本实施方式通过各表征手段测试表明反应产物形貌均一且孔径分布窄，比表面积大，孔容高达1.12cm3/g，有利于用于催化、吸附及药物载体等领域。
[0020]本实施方式根据有效堆积参数g = V/aJ，其中g为堆积常数，V为疏水链体积，a0有效亲水头基面积，I为表面活性剂链长，(:#04通过氢键作用与CTAB水解后形成胶束结合，导致胶束表面曲率降低，从而使％减小；另外C #04能进入胶束之间的疏水栅栏层，从而使V增加。故使g值增大有利于MCM-48的合成，所以本实施方式在CTAB浓度较低时实现了 MCM-48的合成。
[0021]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是步骤一将摩尔比为1:
0.12?0.18的CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)和C12EO4(十二烷基聚四氧乙烯醚)溶于乙醇溶液中。其它步骤及参数与【具体实施方式】一相同。
[0022]【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】二不同的是将摩尔比为1:0.15的CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)和C12EO4(十二烷基聚四氧乙烯醚)溶于乙醇溶液中。其它步骤及参数与【具体实施方式】二相同。
[0023]【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一至三之一不同的是步骤一所述的乙醇溶液的质量浓度为30%。其它步骤及参数与【具体实施方式】一至三之一相同。
[0024]【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】一至四之一不同的是步骤一表面活性剂溶液中的CTAB的浓度为0.23wt%? 0.42wt%。其它步骤及参数与【具体实施方式】一至四之一相同。
[0025]【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】一至五之一不同的是步骤二 TEOS与氨水中的NH3.H2O的摩尔比为1:8?15。其它步骤及参数与【具体实施方式】一至五之一相同。
[0026]【具体实施方式】七:本实施方式与【具体实施方式】一至六之一不同的是步骤二在室温下搅拌反应4h。其它步骤及参数与【具体实施方式】一至六之一相同。
[0027]【具体实施方式】八:本实施方式与【具体实施方式】一至七之一不同的是步骤二是依次采用蒸馏水和无水乙醇洗涤固相物。其它步骤及参数与【具体实施方式】一至七之一相同。
[0028]【具体实施方式】九:本实施方式与【具体实施方式】一至八之一不同的是步骤二中TEOS与步骤一中CTAB的摩尔比为1:0.1?0.24。其它步骤及参数与【具体实施方式】一至八之一相同。
[0029]【具体实施方式】十:本实施方式与【具体实施方式】一至九之一不同的是步骤三将步骤二得到的原粉在空气中升温至550°C进行焙烧处理5h。其它步骤及参数与【具体实施方式】一至九之一相同。
[0030]实施例一:本实施例室温下合成MCM-48介孔分子筛的方法按下列步骤实现:
[0031]一、将0.375g的CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)和0.056g C12EO4(十二烷基聚四氧乙烯醚)溶于43ml无水乙醇和96ml蒸馏水的混合液中，室温下恒速搅拌直至溶液变为澄清透明得到表面活性剂溶液；
[0032]二、向步骤一得到的表面活性剂溶液中加入13ml质量分数为25%的氨水，搅拌1min后逐滴加入1.8g TE0S，在室温下搅拌反应4h，得到合成液，对合成液离心收集固相物，固相物经洗涤、室温下干燥后得到原粉；
[0033]三、将步骤二得到的原粉在空气中升温至550°C进行焙烧处理5h，得到MCM-48介孔分子筛。
[0034]本实施例得到的MCM-48介孔分子筛的SEM图如图2所示，通过SEM图显示出产物为均一的球形，分散性好，颗粒大小约为400nm。
[0035]实施例二:本实施例室温下合成MCM-48介孔分子筛的方法按下列步骤实现:
[0036]一、将0.570g的CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)和0.056g C12EO4(十二烷基聚四氧乙烯醚)溶于43ml无水乙醇和96ml蒸馏水的混合液中，室温下恒速搅拌直至溶液变为澄清透明得到表面活性剂溶液；
[0037]二、向步骤一得到的表面活性剂溶液中加入13ml质量分数为25%的氨水，搅拌1min后逐滴加入1.8g TE0S，在室温下搅拌反应4h，得到合成液，对合成液离心收集固相物，固相物经洗涤、室温下干燥后得到原粉；
[0038]三、将步骤二得到的原粉在空气中升温至550°C进行焙烧处理5h，得到MCM-48介孔分子筛。
[0039]实施例三:本实施例与实施例一不同的是步骤一将0.50g的CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)和0.045g C12EO4(十二烷基聚四氧乙烯醚)溶于43ml无水乙醇和96ml蒸馏水的混合液中。
[0040]实施例四:本实施例与实施例一不同的是步骤一将0.50g的CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)和0.05g C12EO4(十二烷基聚四氧乙烯醚)溶于43ml无水乙醇和96ml蒸馏水的混合液中。
【主权项】
1.一种室温下合成MCM-48介孔分子筛的方法，其特征在于是按下列步骤实现: 一、将摩尔比为1:0.08?0.24的CTAB和C12EO4S于乙醇溶液中，待完全溶解后得到表面活性剂溶液； 二、向步骤一得到的表面活性剂溶液中加入质量分数为25%的氨水，搅拌10?25min后逐滴加入TE0S，在室温下搅拌反应3?6h，得到合成液，对合成液离心收集固相物，固相物经洗涤、干燥后得到原粉； 三、将步骤二得到的原粉在空气中升温至500?600°C进行焙烧处理4?6h，得到MCM-48介孔分子筛。2.根据权利要求1所述的一种室温下合成MCM-48介孔分子筛的方法，其特征在于步骤一将摩尔比为1:0.12?0.18的CTAB和C12EO4溶于乙醇溶液中。3.根据权利要求2所述的一种室温下合成MCM-48介孔分子筛的方法，其特征在于将摩尔比为1:0.15的CTAB和C12EO4溶于乙醇溶液中。4.根据权利要求1所述的一种室温下合成MCM-48介孔分子筛的方法，其特征在于步骤一所述的乙醇溶液的质量浓度为30%。5.根据权利要求1所述的一种室温下合成MCM-48介孔分子筛的方法，其特征在于步骤一表面活性剂溶液中的CTAB的浓度为0.23wt%? 0.42wt%。6.根据权利要求1所述的一种室温下合成MCM-48介孔分子筛的方法，其特征在于步骤二 TEOS与氨水中的NH3.H2O的摩尔比为1:8?15。7.根据权利要求1所述的一种室温下合成MCM-48介孔分子筛的方法，其特征在于步骤二在室温下搅拌反应4h。8.根据权利要求1所述的一种室温下合成MCM-48介孔分子筛的方法，其特征在于步骤二是依次采用蒸馏水和无水乙醇洗涤固相物。9.根据权利要求1所述的一种室温下合成MCM-48介孔分子筛的方法，其特征在于步骤二中TEOS与步骤一中CTAB的摩尔比为1:0.1?0.24。10.根据权利要求1所述的一种室温下合成MCM-48介孔分子筛的方法，其特征在于步骤三将原粉在空气中升温至550°C进行焙烧处理5h。
【专利摘要】一种室温下合成MCM-48介孔分子筛的方法，本发明涉及一种MCM-48介孔分子筛的合成方法，它为了解决现有合成方法得到的MCM-48介孔分子筛整体形貌较差，反应条件要求严格的问题。合成MCM-48介孔分子筛的方法：一、将CTAB和C12EO4溶于乙醇溶液中，得到表面活性剂溶液；二、表面活性剂溶液中加入氨水和TEOS，然后离心收集固相物，洗涤、干燥后得到原粉；三、原粉在空气中升温至500～600℃进行焙烧处理，得到MCM-48介孔分子筛。本发明在室温条件下合成了具有规整度高，形貌均一的MCM-48介孔分子筛，而且还大大减少了模板剂的用量。
【IPC分类】C01B39/04
【公开号】CN104986781
【申请号】CN201510430754
【发明人】代帅, 刘献斌, 朱汉彬, 王珊珊, 李桂
【申请人】哈尔滨理工大学
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年7月21日