一步合成两种粒径分布的单分散MCM-41分子筛的方法

摘要

本发明公开了一步合成两种粒径分布的单分散MCM-41分子筛的方法，步骤为：（1）取模板剂CTAB溶解于聚乙烯醇水溶液和乙醇的混合体系中，加氨水；搅拌，逐滴加硅酸乙酯,搅拌，得到白色乳状悬浊液；（2）低转速下离心，除去沉渣，将离心液先在4000-5000r/min转速下离心，得到第一种带模板剂的分子筛颗粒和离心液，再将离心液在10000-12000r/min转速下离心，得到第二种带模板剂的分子筛颗粒和离心液；（3）将两种带模板剂的分子筛颗粒，分别干燥，煅烧；得到粒径分别为400-700nm、100-300nm的MCM-41分子筛；本发明方法简单，合成过程耗时短，分子筛颗粒形貌规则且分散性良好。

说明书

技术领域

本发明涉及一种一步合成两种粒径分布的MCM-41分子筛的方法，属于无机功能材料技 术领域。

背景技术

1992年美国Mobil石油公司首次推出M41S系列新型介孔材料，其中以MCM-41最引人注 目。MCM-41因其具有孔径均一且可调、比表面积大、吸附能力强等优良特性，而且其表面很 容易利用无机或有机基团进行修饰，这使其在催化、离子交换、吸附分离和高等无机材料等 领域有着广泛的应用价值和学术研究价值。

目前，针对MCM-41的合成，科研工作者进行了大量的探索工作。通过使用不同的硅源， 不同链长的表面活性剂以及在合成体系中加入扩孔剂等得到了具有不同特征的MCM-41分子 筛。但是，已合成的MCM-41介孔分子筛往往团聚严重，这使其在使用过程中不能更好的分散 于使用体系中，从而降低使用效率。此外，分子筛形状不规则，尺寸也不均匀，这使得分子 筛用作主体材料时，热传导不均匀，在所承载的客体材料电子跃迁过程中能量传递也不均匀。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种一步合成两种粒径分布的MCM-41分子筛 的方法。

本发明的技术方案概述如下：

一步合成两种粒径分布的单分散MCM-41分子筛的方法，包括如下步骤：

（1）按比例称取1-3g十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）溶解于60-90ML聚乙烯醇水溶 液和乙醇的混合体系中，加入10-12ML质量分数为25%的氨水；在常温常压并持续搅拌的条 件下，逐滴滴加2.5-3.5g硅酸乙酯（TEOS）,搅拌1-3小时，得到白色乳状悬浊液；

（2）对所述白色乳状悬浊液在1000-1500r/min的转速下离心1-3分钟，除去沉渣，将 离心液先在4000-5000r/min转速下离心3-6分钟，得到第一种带模板剂的分子筛颗粒和离 心液，再将离心液在10000-12000r/min转速下离心8-12分钟，得到第二种带模板剂的分子 筛颗粒和离心液；

（3）将步骤（2）获得的两种带模板剂的分子筛颗粒，分别干燥，再分别在500-700℃ 的温度下煅烧5-8个小时除去模板剂；得到粒径为400-700nm的第一种MCM-41分子筛颗粒和 粒径为100-300nm的第二种MCM-41分子筛颗粒；

所述聚乙烯醇平均聚合度为1750±50；

所述聚乙烯醇水溶液是用下述方法制成：称取4-6g聚乙烯醇加入到250ML水中，缓慢 加热并持续搅拌使其完全溶解；

所述聚乙烯醇水溶液和乙醇的混合体系是由体积比为1：1-3的聚乙烯醇水溶液与乙醇混 合制成。

所述步骤（1）为：按比例称取2g十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）溶解于75ML聚乙烯 醇水溶液和乙醇的混合体系中，加入11ML质量分数为25%的氨水；在常温常压并持续搅拌的 条件下，逐滴滴加3g硅酸乙酯（TEOS）,搅拌2小时，得到白色乳状悬浊液。

所述步骤（2）为：对所述白色乳状悬浊液在1300r/min的转速下离心2分钟，除去沉 渣，将离心液先在4500r/min转速下离心4分钟，得到第一种带模板剂的分子筛颗粒和离心 液，再将离心液在11000r/min转速下离心10分钟，得到第二种带模板剂的分子筛颗粒和离 心液。

所述步骤（3）为：将步骤（2）获得的两种带模板剂的分子筛颗粒，分别干燥，再分别 在600℃的温度下煅烧7个小时除去模板剂；得到粒径为400-700nm的第一种MCM-41分子筛 颗粒和粒径为100-300nm的第二种MCM-41分子筛颗粒。

本发明的优点：

本发明的方法简单，合成过程耗时短，可以一种一步合成两种粒径分布的单分散MCM-41 分子筛，所获得的分子筛颗粒形貌规则且分散性良好，粒径分别处于100~300nm和400~700 nm两个区间内。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。下面的实施例是为了使本领域的技术人 员能够更好地理解本发明，但不对本发明作任何限制。

实施例1

一步合成两种粒径分布的单分散MCM-41分子筛的方法，包括如下步骤：

（1）称取2g模板剂十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）溶解于75ML聚乙烯醇水溶液和乙 醇的混合体系中，加入11ML质量分数为25%的氨水；在常温常压并持续搅拌的条件下，逐滴 滴加3g硅酸乙酯,搅拌2小时，得到白色乳状悬浊液；

（2）对白色乳状悬浊液在1300r/min的转速下离心2分钟，除去沉渣，将离心液先在 4500r/min转速下离心4分钟，得到第一种带模板剂（CTAB）的分子筛颗粒和离心液，再将 离心液在11000r/min转速下离心10分钟，得到第二种带CTAB的分子筛颗粒和离心液。

（3）将步骤（2）获得的两种带CTAB的分子筛颗粒，分别干燥，再分别在马弗炉中，在 600℃的温度下煅烧7个小时除去CTAB；得到粒径为400-700nm的第一种MCM-41分子筛颗粒 和粒径为100-300nm的第二种MCM-41分子筛颗粒；

所述聚乙烯醇水溶液是用下述方法制成：称取5g平均聚合度为1750±50的聚乙烯醇加 入到250ML水中，缓慢加热并持续搅拌使其完全溶解；

所述聚乙烯醇水溶液和乙醇的混合体系是由体积比为1：2的聚乙烯醇水溶液与乙醇混合 制成。

实施例2

一步合成两种粒径分布的单分散MCM-41分子筛的方法，包括如下步骤：

（1）称取1g模板剂CTAB溶解于60ML聚乙烯醇水溶液和乙醇的混合体系中，加入10ML 质量分数为25%的氨水；在常温常压并持续搅拌的条件下，逐滴滴加2.5g硅酸乙酯,搅拌1-3 小时，得到白色乳状悬浊液；

（2）对白色乳状悬浊液在1500r/min的转速下离心1分钟，除去沉渣，将离心液先在 4000r/min转速下离心3分钟，得到第一种带CTAB的分子筛颗粒和离心液，再将离心液在 10000r/min转速下离心8分钟，得到第二种带CTAB的分子筛颗粒和离心液；

（3）将步骤（2）获得的两种带CTAB的分子筛颗粒，分别干燥，再分别在500℃的温度 下煅烧8个小时除去CTAB；得到粒径为400-700nm的第一种MCM-41分子筛颗粒和粒径为 100-300nm的第二种MCM-41分子筛颗粒；

所述聚乙烯醇水溶液是用下述方法制成：称取4g平均聚合度为1750±50的聚乙烯醇加 入到250ML水中，缓慢加热并持续搅拌使其完全溶解；

所述聚乙烯醇水溶液和乙醇的混合体系是由体积比为1：3的聚乙烯醇水溶液与乙醇混合 制成。

实施例3

一步合成两种粒径分布的单分散MCM-41分子筛的方法，包括如下步骤：

（1）称取3g模板剂CTAB溶解于90ML聚乙烯醇水溶液和乙醇的混合体系中，加入12ML 质量分数为25%的氨水；在常温常压并持续搅拌的条件下，逐滴滴加3.5g硅酸乙酯,搅拌3 小时，得到白色乳状悬浊液；

（2）对白色乳状悬浊液在1000r/min的转速下离心3分钟，除去沉渣，将离心液先在 5000r/min转速下离心6分钟，得到第一种带CTAB的分子筛颗粒和离心液，再将离心液在 12000r/min转速下离心12分钟，得到第二种带CTAB的分子筛颗粒和离心液；

（3）将步骤（2）获得的两种带CTAB的分子筛颗粒，分别干燥，再分别在700℃的温度 下煅烧5个小时除去CTAB；得到粒径为400-700nm的第一种MCM-41分子筛颗粒和粒径为 100-300nm的第二种MCM-41分子筛颗粒；

所述聚乙烯醇水溶液是用下述方法制成：称取6g平均聚合度为1750±50的聚乙烯醇加 入到250ML水中，缓慢加热并持续搅拌使其完全溶解；

所述聚乙烯醇水溶液和乙醇的混合体系是由体积比为1：1的聚乙烯醇水溶液与乙醇混合 制成。