新型有機(jī)-無機(jī)雜化微孔分子篩材料的合成與表征分析

單體育（沈陽化工研究院有限公司，遼寧　沈陽　110021）

新型有機(jī)-無機(jī)雜化微孔分子篩材料的合成與表征分析

單體育（沈陽化工研究院有限公司，遼寧沈陽110021）

作為一種新型的雜化材料，有機(jī)-無機(jī)雜化微孔分子篩材料可以很好地將有機(jī)功能團(tuán)引入到無機(jī)分子篩中，并且擁有極高的水熱穩(wěn)定性和化學(xué)修飾性，因此引起了科學(xué)家的廣泛關(guān)注。本文對新型有機(jī)-無機(jī)雜化微孔分子篩材料的合成與表征進(jìn)行了深入的分析，希望能對微分子篩材料的進(jìn)一步發(fā)展起到一定的促進(jìn)作用。

新型有機(jī)-無機(jī)雜化微孔分子篩材料；合成；表征；分析

有機(jī)-無機(jī)雜化微孔分子篩材料是科學(xué)家結(jié)合了無機(jī)材料和有機(jī)材料的優(yōu)點之后，研發(fā)出的一種新型材料，在這種材料中，同時存在無機(jī)和有機(jī)成分，成功實現(xiàn)了兩者之間的優(yōu)勢互補(bǔ)，為多孔材料的研究提供了新的思路。

1　堿性條件下有機(jī)-無機(jī)雜化微孔分子篩材料的合成研究

能否完全地去除有機(jī)模板劑，直接決定了能否成功地合成有機(jī)-無機(jī)雜化微孔材料。本文以幾種不需要有機(jī)模板劑的材料如A沸石、Y沸石和絲光沸石為例，采用1，4-二（三乙氧基硅基）苯和一定比例的無機(jī)硅作為混合硅源，研究了有機(jī)-無機(jī)雜化微孔沸石類分子篩的合成。

1.1實驗材料

濃度為百分之三十六點四的鹽酸、硅溶膠、正硅酸乙酯、乙烯基三乙氧基硅烷、偏鋁酸鈉、去離子水、1，4-二（三乙氧基硅基）苯。

1.2A沸石的合成研究

將硅源以1：1的比例混合，先在混合硅源中加入一半的氫氧化鈉創(chuàng)造堿性條件，然后將溶液放置在室溫條件下水解七天左右，按照傳統(tǒng)的A沸石配比加入其它材料，在70攝氏度左右持續(xù)攪拌，直到溶液呈膠狀，將攪拌后的溶液裝入不銹鋼高壓釜中，令其晶化，如果長時間不發(fā)生晶化，嘗試提高反應(yīng)溫度，反應(yīng)停止后，對產(chǎn)物進(jìn)行過濾，對過濾得到的固體產(chǎn)物進(jìn)行去離子水洗滌，在100到120攝氏度的干燥環(huán)境下放置12小時。

1.3Y沸石的合成研究

和上述合成步驟相似，采用不同比例的混合硅源，利用傳統(tǒng)的Y沸石配比進(jìn)行投料，由于Y沸石的成膠堿度比A沸石的低，因此要一次性加入所有的材料，在室溫下攪拌七天左右，在有機(jī)硅充分水解之后，對產(chǎn)物加熱至膠狀，將產(chǎn)物裝入高壓釜中，令其晶化，在材料停止晶化后，對產(chǎn)物進(jìn)行過濾，并對過濾后的固體產(chǎn)物進(jìn)行去離子水洗滌，在100到120攝氏度的干燥環(huán)境下放置12小時。

1.4絲光沸石的合成研究

在絲光沸石的合成中，同樣需要一次性投入所有的材料，將不同比例的無機(jī)硅和有機(jī)硅混合作為硅源，在水解的過程中利用超聲波對反應(yīng)容器進(jìn)行震蕩，以便于產(chǎn)物的進(jìn)一步水解。三天后對產(chǎn)物進(jìn)行加熱，去除其中的水份，將剩余產(chǎn)物裝入高壓釜，在140到170攝氏度的溫度下進(jìn)行晶化反應(yīng)，晶化停止后對產(chǎn)物進(jìn)行過濾，利用去離子水洗滌過濾產(chǎn)物，在100到120攝氏度的干燥環(huán)境下放置12小時。

2　近中性條件下有機(jī)-無機(jī)雜化微孔磷酸硅鋁分子篩的合成研究

2.1雜化分子篩-Ph-SAPO-5的合成研究

向容量為100毫升的燒杯中加入適量的去離子水、BETB和三乙胺，注意三乙胺的用量為總量的一半，攪拌一段時間后，對溶液進(jìn)行超聲波震蕩處理，從而加快有機(jī)硅的水解，然后將反應(yīng)物置于室溫條件下攪拌12小時，加熱除去乙醇，將數(shù)量確定的擬薄水鋁石加入稀釋完成的磷酸水溶液中，在此過程中要持續(xù)對溶液進(jìn)行攪拌，兩到三小時后與水解好的硅源混合，繼續(xù)攪拌兩個小時左右，加入剩下的TEA，在60攝氏度的溫度下攪拌至膠狀，將產(chǎn)物裝入到高壓釜中，在150到180攝氏度的溫度下進(jìn)行晶化反應(yīng)36到96個小時，反應(yīng)完成后對產(chǎn)物進(jìn)行過濾處理，并用去離子水洗滌，在100到120攝氏度的環(huán)境下進(jìn)行干燥處理，即可得到分子篩材料。

2.2雜化分子篩-Ph-SAPO-11的合成研究

和SAPO-11的合成方法基本相同，只是將模板劑更換為了二正丙胺，晶化溫度改為了180攝氏度。

3　新型有機(jī)-無機(jī)雜化微孔分子篩合成材料的表征分析

本文以-Ph-SAPO-5和-Ph-SAPO-11為例，對新型有機(jī)-無機(jī)雜化微孔分子篩的表征進(jìn)行了分析。

3.1XRD和TEM表征

筆者對這兩種材料進(jìn)行粉末XRD表征之后，發(fā)現(xiàn)了這兩種材料和同類的無機(jī)材料相比，具有相同的衍射峰，這表明兩種材料均為晶化完全的純相。而對兩種材料進(jìn)行TEM表征之后，發(fā)現(xiàn)兩種材料的組成成分均為不規(guī)則的晶體顆粒，材料呈絮狀。由此我們可以得出結(jié)論，這兩種材料為AFI和AEL結(jié)構(gòu)的晶體，無定形雜項的含量極少。

3.2TGA和XRF表征

在對兩種材料進(jìn)行熱處理之后，發(fā)現(xiàn)兩種材料的初步失重量在百分之五左右，溫度達(dá)到1100攝氏度時，-Ph-SAPO-5失重量為百分之二十四，-Ph-SAPO-11失重量為百分之十七，而其他無機(jī)材料的失重量則在百分之十三左右，很明顯可以看出，雜化材料的失重量較多。而在成分分析中，筆者發(fā)現(xiàn)兩種材料的硅含量都很高，并且已經(jīng)超出了反應(yīng)前的硅含量，這可能是由于在萃取模板劑的過程中，丟失了部分磷鋁所造成的。

4　結(jié)語

本文對有機(jī)-無機(jī)雜化微孔分子篩合成材料進(jìn)行了深入的分析，并對這種材料的合成方式以及表征進(jìn)行了詳細(xì)的研究，嘗試了堿性環(huán)境下雜化沸石的合成以及中性環(huán)境下SAPO分子篩的合成，筆者會在今后的研究中進(jìn)一步對SAPO材料的合成進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。

［1］蔣紹階，李曉恩，馮欣蕊等.有機(jī)-無機(jī)雜化高分子絮凝劑PAC-PDMDAAC的合成與表征［J］.高分子學(xué)報，2014，（4）：466-472.

［2］朱麗靜，朱利平，徐又一等.有機(jī)/無機(jī)雜化納米粒子共混改性聚偏氟乙烯多孔膜及其表面兩性離子化的研究［J］.功能材料，2014，（6）：6065-6069.