本發明專利技術公開了一種具有四重催化和吸附功能的有機-無機雜化多孔固體材料的合成方法。本發明專利技術采用干膠轉化法，一步合成具有四種功能的有機-無機雜化固體材料。以鋁源、氫氧化鈉、硅源和去離子水為反應原料，將具有一定組成的反應混合物制成干膠粉，在150~200?C晶化24~240h，產物經洗滌、分離、烘干得到有機-無機雜化多功能固體材料。采用此方法合成的有機-無機雜化固體材料，不僅因擁有多種無機活性位而具有堿催化功能、較強的金屬離子吸附能力及催化氧化功能，而且因擁有可被功能化的有機基團，可通過簡單的后處理而被賦予酸催化功能；此方法具有操作簡單、成本低、環境友好、可被多次循環等優點。
【技術實現步驟摘要】
—種具有四重催化和吸附功能的有機-無機雜化多孔固體材料的合成方法
本專利技術屬于一種具有多重催化和吸附功能的新材料的合成，特別涉及采用干膠轉化法一步合成有機-無機雜化多功能固體材料。
技術介紹
有機-無機雜化材料是一類將有機基團與無機元素有機地結合起來、具有自身獨特性質(催化、吸附、分離、發光、磁性等)的新型功能材料，包括有機-無機雜化分子篩、金屬有機骨架(MOFs)、有機高分子負載金屬納米粒子等，近年來引起化學家的極大興趣。雜化材料的制備方法包括:(i)通過吸附的方法，將有機物種引入到無機硅/鋁氧化物載體的孔結構中；(ii)通過瓶中造船的方法，在無機骨架中植入有機功能分子；(iii)通過形成共價鍵的方式，將有機官能團鍵合到無機或高分子聚合物載體上；(iv)通過原位合成的方法，將有機基團直接合成到材料中，等等。隨著工業生產、科學研究的發展及對節能減排要求的不斷提高，人們對雜化材料的要求也不斷提高，具有單一結構和性能的雜化材料已不能滿足人們更高層次的需要。因此，人們通過對有機-無機雜化材料進行各種修飾與改性、探索多功能有機-無機雜化材料的研究引起人們極大的興趣與研究熱情。目前，雙功能有機-無機雜化材料的報道非常引人注目，成為了研究熱點。例如，有機聚合物穩定的Ce2S3納米粒子，因聚合物矩陣中存在硫化物納米粒子而表現出光致發光性能，同時又因合成過程中原位形成了具有順磁性的Ce3+物種而表現出一定的磁性(Applied Physics A, 2012, 109，607-611);包含有機胺和Rh-P絡合物的MCM-41，既可催化丙烯加氫反應，又可催化正丁醛分子間的輕醒縮合反應(Microporous and Mesoporous Materials, 2011, 142, 7-16)；polyoxometalate-MIL-101有機-無機雜化材料在低溫條件下(313K)催化苯甲醒和腈基乙酸乙酯的Knoevenagel縮聚反應中所表現出的活性是已知報導中最高的，且該材料在兩個酸催化反應(即正丁醇與乙酸的酯化反應和甲醇制二甲醚的反應)中均表現出優異的催化活性(Journal of Catalysis, 2010, 269，229-241);我們課題組將干膠轉化法(DGC)首次應用于有機-無機雜化微孔分子篩的晶化合成，在不使用有機添加劑的條件下，合成出亞甲基摻雜的硅鋁型MOR分子篩，這種雜化分子篩經過鈷離子交換后在催化烯烴與空氣環氧化的反應中展現出優異的催化活性，經過磺化處理后在催化乙二醇與環己酮的縮聚反應中表現出優異的酸催化活性(Chemistry of Materials, 2012, 24, 4160-4165);氨基和巰基功能化的納米Fe3O4磁性高分子材料NH2-NMPs和SH-NMPs，對廢水中Cr (III/VI)、Hg(II)、Pb (II)、Cd (II)等重金屬離子具有很強的吸附性能，且吸附重金屬Cr (VI)后的Cr/NH2-NMPs能有效催化苯甲醇與H2O2的氧化反應,實現變廢為寶(Chemical EngineeringJournal, 2012,183，180-191 ;《中國科學:化學》，2010，40，1575-1583)。多功能雜化材料的巨大魅力在于使用最少的資源最大限度地開發材料的功能，符合國際社會對“節能減排”和“綠色化學”的要求，具有重要的戰略意義。本專利技術采用干膠轉化法一步合成有機-無機雜化固體材料，這種材料不僅因擁有多種無機活性位而具有堿催化功能、較強的金屬離子吸附能力及催化氧化功能，而且因擁有可被功能化的有機基團，可通過簡單的后處理而被賦予酸催化功能，據我們所知，這是第一個具有四重功能(過渡金屬吸附/催化氧化/堿催化/酸催化)的有機-無機雜化固體材料。本專利技術將鋁源、氫氧化鈉和硅源混合均勻后制成干膠粉，在15(Γ2000C晶化2Γ240 h，產物經去離子水多次洗滌、離心分離后烘干，即得到有機-無機雜化固體材料。此雜化材料在丙烯腈與乙醇的Michael加成反應中表現出了較強的堿催化活性，并且此材料對廢水中低濃度過渡金屬離子具有較強的吸附能力，而吸附了過渡金屬離子(Co2+或Cr3+)后的雜化材料在催化空氣與苯乙烯環氧化制環氧化合物及催化環己醇與TBHP氧化制環己酮的反應中均表現出高催化氧化活性；除此之外，此材料經簡單氧化處理后在環己酮與乙二醇的縮合反應中表現出優異的酸催化活性。采用上述方法一步合成四功能有機-無機雜化固體材料，具有操作過程簡單、合成成本低、環境友好等優點；此外，此材料可被多次循環使用，具有較高的資源利用率和應用效能。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種多功能催化、吸附新材料的合成。本專利技術采用干膠轉化法一步合成有機-無機雜化固體材料，這種材料不僅因擁有多種無機活性位而具有堿催化功能、較強的金屬離子吸附功能及催化氧化功能，而且因擁有可被功能化的有機基團，可通過簡單的后處理而被賦予酸催化功能。本專利技術的詳細描述: (1)室溫下，將鋁源和氫氧化鈉溶解于一定量的去離子水中； (2)向上述混合物中加 入硅源，攪拌一段時間后，將反應混合物置于80-C1水浴繼續攪拌，直至其成為干膠； (3)將干膠磨細成干膠粉，裝入Φ20X500 mm聚四氟乙烯內襯(小襯)，小襯置于裝有Φ 30 X 1000 mm聚四氟乙烯內襯(大襯)的不銹鋼反應釜中，大襯底部加入一定量去離子水，將不銹鋼反應釜密封后置于15(T200 L烘箱24 240 h ； (4)產物經去離子水多次洗滌、離L.分離后，在100' 烘干。在上述方法中，所述的鋁源為鋁酸鈉、或氫氧化鋁。在上述方法中，所述的硅源為有機硅、或有機硅和無機硅的混合物。在上述方法中，所述的有機硅包括巰丙基三乙氧基硅烷、巰丙基三甲氧基硅烷、2-巰基乙基三乙氧基硅烷。在上述方法中，所述的無機硅為白炭黑或硅溶膠。在上述方法中，所述的硅源為有機硅和無機硅的混合物時，有機硅與無機硅的摩爾比為0.5 在上述方法中，所述的硅源加入后攪拌時間為0.5^72 h。在上述方法中，所述的干膠中各反應原料之間的摩爾比為=Al2O3 =Na2O =SiO2:H2O=L O:(2.0 10.0):(5.(TlOO):(5.0 100)。在上述方法中，所述的大襯底部加入去離子水的量為0.5 10 mL。本專利技術具有如下優點: (1)采用干膠轉化法一步合成含巰基的有機-無機雜化多功能固體材料，反應過程簡單、易于操作、重復性好，整個過程對環境友好； (2)此材料不僅因擁有多種無機活性位而具有堿催化功能、較強的金屬離子吸附功能及催化氧化功能，而且因擁有可被功能化的有機基團，可通過簡單的后處理被賦予酸催化功能； (3)合成的多功能雜化固體材料可被多次循環使用，具有較高的資源利用率和應用效倉泛。具體實施方式以下通過具體的實施例對本專利技術的技術方案作進一步描述。以下實施例不構成對本專利技術的限定。實施例1 將0.386 g鋁酸鈉(化學純)和0.744 g氫氧化鈉(化學純)溶于適量去離子水中，待其溶解完全后緩慢加入3.985 g巰丙基三乙氧基硅烷(化學純)，室溫下攪拌2 h后，再加入1.502 g白炭黑(化學純)，將得到的均一凝膠置于80 T水浴繼續攪拌，直至其成為干膠，干本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種具有四重催化和吸附功能的有機?無機雜化多孔固體材料的合成方法，其特征在于采用干膠轉化法，一步合成具有四種功能的有機?無機雜化固體材料，室溫下將鋁源和氫氧化鈉溶解于一定量的去離子水中，再向其中加入硅源，攪拌一段時間后，將反應混合物置于80????????????????????????????????????????????????水浴繼續攪拌，直至成為干膠，將干膠磨細成干膠粉，裝入聚四氟乙烯內襯（小襯），小襯置于裝有聚四氟乙烯內襯（大襯）的不銹鋼反應釜中，大襯底部加入一定量去離子水，將不銹鋼反應釜密封后置于150~200?烘箱24~240?h，產物經去離子水多次洗滌、離心分離后，在100?烘干，得到有機?無機雜化多功能固體材料，采用此方法合成的有機?無機雜化固體材料，不僅因擁有多種無機活性位而具有堿催化功能、較強的金屬離子吸附能力及催化氧化功能，而且因擁有可被功能化的有機基團，可通過簡單的后處理而被賦予酸催化功能；此方法具有操作過程簡單、合成成本低、環境友好等優點，并且此材料可被多次循環使用、具有較高的資源利用率和應用效能。2013101142128100001dest_path_image001.jpg,290138dest_path_image001.jpg,984425dest_path_image001.jpg...
【技術特征摘要】
1.一種具有四重催化和吸附功能的有機-無機雜化多孔固體材料的合成方法，其特征在于采用干膠轉化法，一步合成具有四種功能的有機-無機雜化固體材料，室溫下將鋁源和氫氧化鈉溶解于一定量的去離子水中，再向其中加入娃源，攪拌一段時間后，將反應混合物置于80 P水浴繼續攪拌，直至成為干膠，將干膠磨細成干膠粉，裝入聚四氟乙烯內襯(小襯)，小襯置于裝有聚四氟乙烯內襯(大襯)的不銹鋼反應釜中，大襯底部加入一定量去離子水，將不銹鋼反應釜密封后置于15(T200 烘箱24 240 h，產物經去離子水多次洗滌、離心分離后，在100 烘干，得到有機-無機雜化多功能固體材料，采用此方法合成的有機-無機雜化固體材料，不僅因擁有多種無機活性位而具有堿催化功能、較強的金屬離子吸附能力及催化氧化功能，而且因擁有可被功能化的有機基團，可通過簡單的后處理而被賦予酸催化功能；此方法具有操作過程簡單、合成成本低、環境友好等優點，并且此材料可被多次循環使用、具有較高的資源...
【專利技術屬性】
技術研發人員：周丹，鄧潔潔，魯新環，夏清華，
申請(專利權)人：湖北大學，
類型：發明
國別省市：
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