制备含有官能化硅/锗-金属颗粒的组合物的方法和所制得的组合物的制作方法_4

文档序号:9829298阅读:来源:国知局
离屯、处理后回收的官能化娃/错-金属矿物颗粒的组合物:
[0180] -在60 Γ和130 Γ之间溫度下的烘箱中放置24小时,或
[0181] -通过冷冻干燥、例如在CHRIST ALPHA? 1-化D Plus型的冷冻干燥机中放置48 小时到72小时,
[0182] -或通过雾化干燥。
[0183] 发明人还注意到,对所述官能化水凝胶前体进行水热处理是可能的并能够使娃/ 错-金属矿物颗粒的结构化和结晶性能优于水凝胶前体,同时,在水热处理过程中保留由水 凝胶前体携带的有机基团。
[0184] B/-分析和结构表征
[0185] 下面描述根据前面掲示方案得到的组合物的分析结果。所述结果确定本发明能够 有效导致有机-无机混合矿物颗粒的形成,有机-无机混合矿物颗粒呈现的结构化特征(尤 其在结晶和层数的方面)与非官能化页娃酸盐、且更具体地非官能化滑石的结构化特征极 其相似。
[0186] 页娃酸盐是通过晶体结构的基本层的不规则叠加而构成的,层的数量从几个单位 到几千个单位变化。在页娃酸盐(层状娃酸盐)中,尤其包括滑石、云母和蒙脱石的一组物质 具有W下特征:各个基本层是通过位于八面体层两侧的两层四面体之缔合而构成的。该组 物质对应于2:1页娃酸盐,其尤其作为蒙脱石的一部分。鉴于它们的结构,2:1页娃酸盐还为 1'.0.1'.(四面体-八面体-四面体)型的。
[0187] 2:1页娃酸盐的八面体层是由两个离子平面妒-和0H-(02-与0H-的摩尔比为2/1)形 成的。中间层的两侧排列有四面体二维网络,其中的一个顶点由八面体层的氧占据,而另外 Ξ个由基本共面的氧占据。在天然蒙脱石中,例如一小部分蒙脱石八面体和/或四面体格位 未被占据,并且为形成基本层晶格网络阳离子不足的原因。
[0188] 尤其通过X射线衍射和固体核磁共振(RMN)实施所述分析。
[0189] 下面提及的附图和实施例中表示采集的数据。
[0190] 在X射线衍射(DRX)上,如来自ARWLD矿山(纽约州,美国)的滑石的天然滑石已知 用于呈现如下特征的衍射线(Ross M.、Smith W.L.和Ashton W.H.于1968年发表的 "Triclinic talc and associated amphiboles front Gouverneur mining district, New York;Ame;rican Mineralogist,Ξ斜晶系滑石和相关角闪石前古弗尼尔采区,纽约;美 国矿物学家"53卷,751-769页):
[0191] -对于平面(001),位于9.34A距离处的射线;
[01W]-对于平面(002),位于4.68A距离处的射线;
[0193] -对于平面(020),位于4.56A距离处的射线;
[0194] -对于平面(003),位于3.115A距离处的射线;
[0195] -对于平面(060),位于1.52A距离处的射线。
[0196] 图1、5和6示出RX衍射图,每幅图表示出根据单位为埃的晶面距离的信号相对强度 (^秒计数)。
[0197] 图巧日7表示出通过根据本发明方法得到的组合物利用BRUKER? Avance400?: 光谱仪的RMN质子谱。
[0198] 图3和8表示出通过根据本发明方法得到的组合物利用BRUKER?Avance400?. 光谱仪的RMN碳谱。
[0199] 图4和9表示出通过根据本发明方法得到的组合物利用BRUKER? Avance400?. 光谱仪的RMN娃谱。
[0200] 实施例1:
[0201] 制备官能化水凝胶:
[0202] 一方面通过将16.97g乙酸儀四水合物(Mg(C出C00)2,4出0)加入52.74mL浓度为 Imo 1/L乙酸C出C00H中制备乙酸儀溶液。
[0203] 另一方面,制备官能化烷氧基硅烷和娃酸钢的溶液:
[0204] 首先通过将17.86g五水偏娃酸钢加入150mL蒸馈水中制备偏娃酸钢溶液。将溶液 稍微加热到40°C W促进溶解。
[0205] 通过将6.796g氯化1-(Ξ甲氧基甲硅烷丙基)-3-甲基咪挫加入50mL蒸馈水中制备 官能化烷氧基硅烷溶液。
[0206] 氯化1-(Ξ甲氧基甲硅烷丙基)-3-甲基咪挫具有如下化学式:
[0207]
[0208] 接下来在磁力揽拌下将含有3.155g舰化钢化I的溶液加入lOmL蒸馈水,W实施氯 离子cr和舰离子厂之间的置换。现在将官能化烷氧基硅烷溶液与舰化钢化I磁力揽拌1分 钟。
[0209] 在磁力揽拌下将所制备的官能化烷氧基硅烷溶液全部加入前面所制备的偏娃酸 钢溶液。最后,在磁力揽拌下将乙酸儀溶液加入含有官能化烷氧基硅烷和偏娃酸钢的溶液 中。立即形成娃-金属凝胶。揽拌所述娃-金属凝胶5分钟,然后在3500转/分钟的速度下离屯、 处理5分钟。接下来用lOOmL蒸馈水洗涂和离屯、(3500转/分钟的速度下处理5分钟)Ξ次,W 排出在沉淀过程中形成的盐。
[0210] 接下来通过在-50°C、0.064mbar条件下冷冻干燥来干燥所回收的娃-金属凝胶。在 通过冷冻干燥的干燥后,回收白色粉末。然后回收19.03g的含有官能化合成矿物颗粒的组 合物。
[0211] 接下来在243°C的溫度下对所制备并得到的水凝胶实施水热处理6小时(持续时间 不考虑溫度上升时间)。在4mol/L浓度乙酸钢的存在下实施水热处理,W加速水凝胶颗粒向 有机-无机混合滑石颗粒的转化反应。
[0212] 为此,将前面得到的水凝胶悬浮液直接放置到封闭的铁反应器中。然后将铁反应 器安置在溫度为243 °C的烤箱中6个小时。
[0213] 在冷却到室溫后,将反应器开启并将得到的悬浮液进行离屯、处理。离屯、后,一方面 回收有机-无机混合滑石组合物,并另一方面回收尤其含有乙酸钢的上清液,其中乙酸钢可 被回收和任选地再循环。
[0214] 接下来对所回收的混合滑石组合物进行两个连续的用软化水洗涂和离屯、的循环 处理。
[0215] 在离屯、后,所回收的滑石组合物最终被在60°C的烘箱中干燥12小时。
[0216] 在所制备的组合物的有机-无机混合滑石颗粒中,20%的娃原子为丙基-3-甲基咪 挫鐵基团的载体。
[0217] 图1示出所得混合滑石组合物的X射线衍射。所述滑石组合物的X射线衍射呈现的 衍射线对应官能化页娃酸盐的衍射线,并更具体地对应如下衍射线:
[0218] -平面(001)位于 13.461A 距离处 α = 100);
[0219] -平面(020)位于4.542Α 距离处(1 = 86);
[0220] -平面(003)位于3.358Α 距离处(1 = 62);
[0221 ]-平面(060)位刊.526Α距离处(I = 47)。
[0222] 混合矿物颗粒的RMN质子谱(图2)能够识别滑石层的Mg(OH)基团的Η的存在(化学 位移在Oppm和Ippm之间)、C此-Si基团的存在(化学位移在0.5ppm和Ippm之间)、咪挫环的Η 的存在(化学位移在6ppm和9ppm之间)、Si-〇H和/或C出-C基团的存在(化学位移在Ippm和 3ppm之间)、W及直接邻近咪挫鐵基和/或水的畑2的Η的存在(化学位移在3ppm和5ppm之 间)。
[0223] 混合矿物颗粒的RMN碳谱(图3)能够识别咪挫基团的存在(化学位移在115ppm和 14化pm之间)W及下基基团和亚甲基基团的存在(化学位移在化pm和6化pm之间,其中Ofe- Si键中的亚甲基在9ppm和lOppm之间)。
[0224] 混合矿物颗粒的RMN娃谱(图4)能够识别Si-0-Si基团的存在(化学位移在-8化pm 和-lOOppm之间)。
[02巧]实施例2:
[0226] 制备与在实施1中制备的官能化水凝胶相一致的官能化水凝胶。
[0227] 接下来在243°C的溫度下对所制备并得到的水凝胶实施水热处理6小时(持续时间 不考虑溫度上升时间)。
[0228] 为此,将前面得到的水凝胶悬浮液直接放置到封闭的铁反应器中。然后将铁反应 器安置在溫度为243 °C的烤箱中6个小时。
[0229] 在冷却到室溫后,将反应器开启并将得到的悬浮液进行离屯、处理。离屯、后,回收有 机-无机混合滑石组合物。
[0230] 接下来对所回收的混合滑石组合物进行两个连续的用软化水洗涂和离屯、的循环 处理。
[0231] 在离屯、后,所回收的滑石组合物最终被在60°C的烘箱中干燥12h。
[0232] 图5示出所得到的滑石组合物的X射线衍射线。所述滑石组合物的X射线衍射线呈 现对应官能化层状娃酸盐衍射线的衍射线,并更具体地具如下特征的衍射线:
[0233] -平面(001)位于13.298A 距离处(1 = 96);
[0234] -平面(020)位于4.558A 距离处(1 = 100);
[0235] -平面(003)位于3.485A 距离处(1 = 79);
[0236] -平面(060)位于1.523A距离处α = 49)。
[0237] 在所制备的组合物的有机-无机混合滑石颗粒中,20%的娃原子为丙基-3-甲基咪 挫鐵基团的载体。
[023引实施例3:
[0239] 制备官能化水凝胶:
[0240] 一方面通过将30.24g乙酸儀四水合物(Mg(CH3C00)2,4出0)加入94.00mL浓度为 Imo 1/L乙酸C出C00H中制备乙酸儀溶液。
[0241 ]另一方面,制备官能化烷氧基硅烷和偏娃酸钢的溶液:
[0242]首选将31.83g五水偏娃酸钢加入到200mL蒸馈水中来制备偏娃酸钢溶液。将溶液
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