CN110143599A - 一种大孔容SiO2材料的制备新方法 - Google Patents

一种大孔容SiO2材料的制备新方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110143599A
CN110143599A CN201910276357.5A CN201910276357A CN110143599A CN 110143599 A CN110143599 A CN 110143599A CN 201910276357 A CN201910276357 A CN 201910276357A CN 110143599 A CN110143599 A CN 110143599A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sio
colloid
macropore
solution
holds
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910276357.5A
Other languages
English (en)
Inventor
陈丹丹
陈泽文
曹莹莹
王卉
邓兴宇
吴梦瑶
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hangzhou Dianzi University
Original Assignee
Hangzhou Dianzi University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hangzhou Dianzi University filed Critical Hangzhou Dianzi University
Priority to CN201910276357.5A priority Critical patent/CN110143599A/zh
Publication of CN110143599A publication Critical patent/CN110143599A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
    • C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
    • C01B33/14—Colloidal silica, e.g. dispersions, gels, sols
    • C01B33/141—Preparation of hydrosols or aqueous dispersions
    • C01B33/142—Preparation of hydrosols or aqueous dispersions by acidic treatment of silicates
    • C01B33/143—Preparation of hydrosols or aqueous dispersions by acidic treatment of silicates of aqueous solutions of silicates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
    • C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
    • C01B33/14—Colloidal silica, e.g. dispersions, gels, sols
    • C01B33/157—After-treatment of gels
    • C01B33/158—Purification; Drying; Dehydrating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/14—Pore volume

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开一种大孔容SiO2材料的制备新方法。该方法取Na2SiO3·9H2O与去离子水配制Na2SiO3溶液，边搅拌边向Na2SiO3·9H2O溶液中滴加HNO3至有胶状物析出；上述胶体在一定温度下老化一段时间；离心洗去胶体中的Na离子后，将所得产物置于一定浓度的铵盐溶液，浸泡一定时间后，取出胶体；利用喷雾干燥器，以一定的进风温度与喷射流量干燥胶体即可。本发明所采用的SiO2材料的制备过程中，通过酸碱中和反应制得硅凝胶后，进行老化处理以及铵盐活化，最终制得具备丰富的孔容且高比表面积的SiO2材料。此方法所得SiO2产率高。此法工艺流程简单，绿色环保，生产周期短。

Description

一种大孔容SiO2材料的制备新方法
技术领域
本发明涉及材料制备领域，具体涉及一种大孔容SiO2材料的制备新方法。
背景技术
无定形二氧化硅又称非晶硅。无定性二氧化硅不存在晶格结构，原子间的晶格网络呈无序排列。近几年，无定形二氧化硅在工业中的应用越来越广泛。不仅在橡胶、涂料、油漆及农药等领域作为一种不可或缺的优良助剂，还作为一种催化剂载体在催化领域得到了广泛应用。此外，凭借着其无污染的特点，在某些有环保需求的行业中(例如上述的涂料行业)备受亲睐。常见的制备方法主要分为物理法和化学法，其中，化学法又可分为干法和湿法。通常，干法是指气相法，而湿法则是指沉淀法与溶胶凝胶法。在这些方法中，气相法主要是以硅卤化物(SiCl4)经氢氧焰高温水解。其制备原理是硅卤化合物在氢气和氧气燃烧生成的水中进行高温(温度大于1000℃)的水解反应，骤冷，然后经聚集、旋风分离、空气喷射脱酸、沸腾床筛选、真空压缩包装等后处理而获得产品，对于技术和设备的要求都很高。溶胶凝胶法在科学研究中被广泛探究，但大多使用TEOS等有机硅源为原料，成本较高。此外，该法中往往会采用模板剂去调变孔道结构。而后续去除模板剂所需的煅烧温度更在500℃以上，因而总体能耗较高。沉淀法通常采用价格低廉的水玻璃，但是以水玻璃为原料，胶体的成胶因素繁多，比如一次粒子的团聚速率，二次粒子的老化时间等。不同方法制备的SiO2性能各不相同。而不同行业对于所需的SiO2都有各自的标准。不同标准的差异主要体现在对SiO2的微观结构的不同需求。例如，大孔容SiO2在涂料、催化工业等多个行业就有广泛的需求，那么如何高效制备大孔容SiO2也成为了一个急需解决的问题。
本发明以水玻璃，无机酸以及铵盐为原料，通过简单的方法即可制备出大孔容SiO2，具有工业应用前景。
发明内容
本发明的一个目的在于为了克服现有技术的缺点与不足，提供一种大孔容SiO2材料的制备新方法。所述方法能够实现大孔容SiO2材料的低成本、高产率、高效率制备，同时所制备的SiO2材料具有孔容大，比表面积丰富等特点。
本发明的目的通过下述方案实现：
本发明提出一种大孔容SiO2的制备方法：采用水玻璃、铵盐为原料，无机酸为催化剂，水为溶剂，按下述步骤依次进行：
(1)取Na2SiO3·9H2O与去离子水配制Na2SiO3溶液，边搅拌边向
Na2SiO3·9H2O溶液中滴加HNO3至有胶状物析出；
(2)上述胶体在一定温度下老化一段时间；
(3)离心洗去胶体中的Na离子后，将所得产物置于一定浓度的铵盐溶液，
浸泡一定时间后，取出胶体；
(4)利用喷雾干燥器，以一定的进风温度与喷射流量干燥胶体，最后制得大孔容SiO2材料。
为了更好地实现本发明，所述步骤(3)中，铵盐溶液为(NH4)2CO3、NH4NO3、NH4Cl中的至少一种。
为了更好地实现本发明，在所述步骤(2)中老化温度为40～90℃，老化时间为2～20h；在所述步骤(3)中混合溶液中铵盐浓度为0.1～2.0mol/L，浸泡时间为2～20h；在所述步骤(4)中进风温度为150～300℃；在所述步骤(4)中喷射流量为200～4000mL/h。
本发明相对于现有技术，本发明具有如下优点和有益效果：1、本发明所采用的SiO2材料的制备过程中，通过酸碱中和反应制得硅凝胶后，进行老化处理以及铵盐活化，最终制得具备丰富的孔容且高比表面积的SiO2材料。2、此方法所得SiO2产率高。3、此法工艺流程简单，绿色环保，生产周期短。
本方法制备SiO2材料的关键技术在老化过程的控制以及铵盐活化过程的控制。具体原理如下：
在酸碱中和反应制得硅凝胶后，通过老化处理使得硅胶粒子形成三维网络结构，该结构自身就有丰富的孔结构，且具有优良的储水性能。再通过铵盐溶液的浸泡，硅凝胶内部就会含有较多的铵盐成分。最后通过高温喷雾干燥，铵盐瞬间分解以及气体膨胀，从而形成更为丰富的孔结构。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的分析。
实施例1
取15g Na2SiO3·9H2O与30ml去离子水配制Na2SiO3溶液，边搅拌边向Na2SiO3·9H2O溶液中滴加1mol/L的HNO3至有胶状物析出；将上述胶体在60℃下老化8h；老化结束后，离心洗去胶体中的Na离子，将所得产物置于1mol/L的铵盐溶液，浸泡15h后，取出胶体；反应完成后，利用喷雾干燥器，以200℃为进风温度与1000mL/h为喷射流量干燥胶体，最后制得大孔容SiO2材料。不同铵盐溶液对SiO2物化性质影响如表1所示
表1不同铵盐溶液对SiO2物化性质影响
铵盐溶液 SiO<sub>2</sub>孔容大小(mL/g)
(NH<sub>4</sub>)<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> 1.34
NH<sub>4</sub>NO<sub>3</sub> 1.56
NH<sub>4</sub>Cl 1.39
NH<sub>4</sub>Cl+NH<sub>4</sub>NO<sub>3</sub> 1.57
NH<sub>4</sub>Cl+(NH<sub>4</sub>)<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>+NH<sub>4</sub>NO<sub>3</sub> 1.50
实施例2
取15g Na2SiO3·9H2O与30ml去离子水配制Na2SiO3溶液，边搅拌边向Na2SiO3·9H2O溶液中滴加1mol/L的HNO3至有胶状物析出；将上述胶体在一定温度下老化8h；老化结束后，离心洗去胶体中的Na离子，将所得产物置于1mol/L的(NH4)2CO3溶液，浸泡15h后，取出胶体；反应完成后，利用喷雾干燥器，以200℃为进风温度与1000mL/h为喷射流量干燥胶体，最后制得大孔容SiO2材料。不同老化温度对SiO2物化性质影响如表2所示
表2不同老化温度对SiO2物化性质影响
老化温度(℃) SiO<sub>2</sub>孔容大小(mL/g)
40 1.40
60 1.34
80 1.30
90 1.25
实施例3
取15g Na2SiO3·9H2O与30ml去离子水配制Na2SiO3溶液，边搅拌边向Na2SiO3·9H2O溶液中滴加1mol/L的HNO3至有胶状物析出；将上述胶体在60℃下老化一定时间；老化结束后，离心洗去胶体中的Na离子，将所得产物置于1mol/L的(NH4)2CO3溶液，浸泡15h后，取出胶体；反应完成后，利用喷雾干燥器，以200℃为进风温度与1000mL/h为喷射流量干燥胶体，最后制得大孔容SiO2材料。不同老化时间对SiO2物化性质影响如表3所示
表3不同老化时间对SiO2物化性质影响
老化时间(h) SiO<sub>2</sub>孔容大小(mL/g)
2 1.29
8 1.34
15 1.45
20 1.51
实施例4
取15g Na2SiO3·9H2O与30ml去离子水配制Na2SiO3溶液，边搅拌边向Na2SiO3·9H2O溶液中滴加1mol/L的HNO3至有胶状物析出；将上述胶体在60℃下老化8h；老化结束后，离心洗去胶体中的Na离子，将所得产物置于一定浓度的(NH4)2CO3溶液，浸泡15h后，取出胶体；反应完成后，利用喷雾干燥器，以200℃为进风温度与1000mL/h为喷射流量干燥胶体，最后制得大孔容SiO2材料。不同浓度的铵盐溶液对SiO2物化性质影响如表4所示
表4不同浓度的铵盐溶液对SiO2物化性质影响
铵盐溶液浓度(mol/L) SiO<sub>2</sub>孔容大小(mL/g)
0.1 1.28
1.0 1.34
1.5 1.45
2.0 1.46
实施例5
取15g Na2SiO3·9H2O与30ml去离子水配制Na2SiO3溶液，边搅拌边向Na2SiO3·9H2O溶液中滴加1mol/L的HNO3至有胶状物析出；将上述胶体在60℃下老化8h；老化结束后，离心洗去胶体中的Na离子，将所得产物置于1mol/L的(NH4)2CO3溶液，浸泡一定时间后，取出胶体；反应完成后，利用喷雾干燥器，以200℃为进风温度与1000mL/h为喷射流量干燥胶体，最后制得大孔容SiO2材料。不同浸泡时间对SiO2物化性质影响如表5所示
表5不同浸泡时间对SiO2物化性质影响
浸泡时间(h) SiO<sub>2</sub>孔容大小(mL/g)
2 1.24
10 1.31
15 1.34
20 1.33
实施例6
取15g Na2SiO3·9H2O与30ml去离子水配制Na2SiO3溶液，边搅拌边向Na2SiO3·9H2O溶液中滴加1mol/L的HNO3至有胶状物析出；将上述胶体在60℃下老化8h；老化结束后，离心洗去胶体中的Na离子，将所得产物置于1mol/L的(NH4)2CO3溶液，浸泡15h后，取出胶体；反应完成后，利用喷雾干燥器，以一定的进风温度与1000mL/h为喷射流量干燥胶体，最后制得大孔容SiO2材料。不同进风温度对SiO2物化性质影响如表6所示
表6不同进风温度对SiO2物化性质影响
进风温度(℃) SiO<sub>2</sub>孔容大小(mL/g)
150 1.19
200 1.34
250 1.37
300 1.40
实施例7
取15g Na2SiO3·9H2O与30ml去离子水配制Na2SiO3溶液，边搅拌边向Na2SiO3·9H2O溶液中滴加1mol/L的HNO3至有胶状物析出；将上述胶体在60℃下老化8h；老化结束后，离心洗去胶体中的Na离子，将所得产物置于1mol/L的(NH4)2CO3溶液，浸泡15h后，取出胶体；反应完成后，利用喷雾干燥器，以200℃为进风温度与一定的喷射流量干燥胶体，最后制得大孔容SiO2材料。不同喷射流量对SiO2物化性质影响如表7所示
表7不同喷射流量对SiO2物化性质影响
喷射流量(mL/h) SiO<sub>2</sub>孔容大小(mL/g)
200 1.36
1000 1.34
2000 1.36
3000 1.24
4000 1.21
上述实施例并非是对于本发明的限制，本发明并非仅限于上述实施例，只要符合本发明要求，均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种大孔容SiO2材料的制备新方法，其特征在于该方法以水玻璃为前驱体，，按下述步骤依次进行：
步骤(1)、取15g Na2SiO3·9H2O与30ml去离子水配制Na2SiO3溶液，边搅拌边向Na2SiO3·9H2O溶液中滴加1mol/L的HNO3至有胶状物析出；
步骤(2)、上述胶体在一定温度下老化一段时间；
步骤(3)、离心洗去胶体中的Na离子后，将所得产物置于一定浓度的铵盐溶液，浸泡一定时间后，取出胶体；
步骤(4)、利用喷雾干燥器，以一定的进风温度与喷射流量干燥胶体，最后制得大孔容SiO2材料。
2.如权利要求1所述的一种大孔容SiO2材料的制备新方法，其特征在于步骤(2)所述老化温度为40～90℃，老化时间为2～20h。
3.如权利要求1所述的一种大孔容SiO2材料的制备新方法，其特征在于步骤(3)所述铵盐溶液为(NH4)2CO3、NH4NO3、NH4Cl中的至少一种。
4.如权利要求1所述的一种大孔容SiO2材料的制备新方法，其特征在于步骤(3)所述混合溶液中铵盐浓度为0.1～2.0mol/L，浸泡时间为2～20h。
5.如权利要求1所述的一种大孔容SiO2材料的制备新方法，其特征在于步骤(4)所述进风温度为150～300℃。
6.如权利要求1所述的一种大孔容SiO2材料的制备新方法，其特征在于步骤(4)所述喷射流量为200～4000mL/h。
CN201910276357.5A 2019-04-08 2019-04-08 一种大孔容SiO2材料的制备新方法 Pending CN110143599A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910276357.5A CN110143599A (zh) 2019-04-08 2019-04-08 一种大孔容SiO2材料的制备新方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910276357.5A CN110143599A (zh) 2019-04-08 2019-04-08 一种大孔容SiO2材料的制备新方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110143599A true CN110143599A (zh) 2019-08-20

Family

ID=67589547

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910276357.5A Pending CN110143599A (zh) 2019-04-08 2019-04-08 一种大孔容SiO2材料的制备新方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110143599A (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0455127B2 (zh) * 1985-07-04 1992-09-02 Nissan Chemical Ind Ltd
WO1999052627A1 (en) * 1998-04-14 1999-10-21 Chevron Chemical Company Llc Powders of silica-oxide and mixed silica-oxide and method of preparing same
CN1418811A (zh) * 2002-12-18 2003-05-21 天津化工研究设计院 消光剂用大孔容沉淀二氧化硅及其制备方法
CN101585540A (zh) * 2009-06-25 2009-11-25 福建省漳平市正盛化工有限公司 一种高孔容二氧化硅的制备方法
CN102476802A (zh) * 2010-11-23 2012-05-30 北京航天赛德科技发展有限公司 皮革消光剂用二氧化硅的制备方法及设备
CN102757058A (zh) * 2012-06-12 2012-10-31 山东辛化硅胶有限公司 新型b型大孔容硅胶及其制作方法
CN107556804A (zh) * 2017-08-25 2018-01-09 福建省沙县金沙白炭黑制造有限公司 一种高吸油值、大孔容消光剂的生产工艺

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0455127B2 (zh) * 1985-07-04 1992-09-02 Nissan Chemical Ind Ltd
WO1999052627A1 (en) * 1998-04-14 1999-10-21 Chevron Chemical Company Llc Powders of silica-oxide and mixed silica-oxide and method of preparing same
CN1418811A (zh) * 2002-12-18 2003-05-21 天津化工研究设计院 消光剂用大孔容沉淀二氧化硅及其制备方法
CN101585540A (zh) * 2009-06-25 2009-11-25 福建省漳平市正盛化工有限公司 一种高孔容二氧化硅的制备方法
CN102476802A (zh) * 2010-11-23 2012-05-30 北京航天赛德科技发展有限公司 皮革消光剂用二氧化硅的制备方法及设备
CN102757058A (zh) * 2012-06-12 2012-10-31 山东辛化硅胶有限公司 新型b型大孔容硅胶及其制作方法
CN107556804A (zh) * 2017-08-25 2018-01-09 福建省沙县金沙白炭黑制造有限公司 一种高吸油值、大孔容消光剂的生产工艺

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
UCHANAPORN PIJARN ET AL: "Synthesis and characterization of nanosized-silica gels formed under controlled conditions", 《POWDER TECHNOLOGY》 *
王海 等: "氨或铵盐在制备双峰孔分布硅胶中的应用", 《石油与天然气化工》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103818927B (zh) 一步法合成高水热稳定性含铜cha型分子筛的方法
CN103864123B (zh) 一种球形氧化铝的水柱成型方法
CN103435055A (zh) 一种常压下制备低密度二氧化硅气凝胶的方法
CN101468318B (zh) 改性的含稀土分子筛催化剂及其制备方法和应用
CN102951650A (zh) 一种快速制备SiO2气凝胶的常压干燥方法
CN103880037B (zh) 一种zsm-5分子筛及其制备方法
CN113385217B (zh) 一种用于低浓度甲烷催化燃烧的钯基核壳结构催化剂及其制备方法
CN110054776A (zh) 一种含三嗪环的共价有机微孔聚合物及其制备方法和用途
CN102500315A (zh) 一种LiX分子筛吸附剂及其制备方法
CN109395775A (zh) 一种低成本nh3-scr脱硝催化剂及其制备方法
CN107792888A (zh) 一种高比表面积ZnCo2O4的制备方法
CN104107689A (zh) 一种大孔径纳米复合材料及其制备方法
CN103360795A (zh) 一种特种橡胶用纳米二氧化硅的改性生产方法
CN105797677A (zh) 一种高疏水二氧化硅气凝胶的制备方法
CN103555081A (zh) 超疏水复合水性罩面清漆及其制备方法
CN110143599A (zh) 一种大孔容SiO2材料的制备新方法
CN103028430B (zh) 一种mww型分子筛载体催化剂和其制备方法以及应用
CN102730712A (zh) 一种纳米GaZSM-5分子筛的制备方法
CN107349908B (zh) 一种氨基化石墨烯/Fe3O4磁性复合材料及其制备方法与应用
CN102992402A (zh) 一种模板法合成单斜相介孔钒酸铋的方法
CN111807380B (zh) 一种一锅制备三维多级结构碱式硅酸镍催化剂的方法
CN105712374A (zh) 一种空心usy分子筛的制备方法
CN103359739A (zh) 一种塑料专用纳米二氧化硅的改性量产化生产方法
CN109772430B (zh) 一种轻质高强宽温的成型脱硝催化剂
CN104528762A (zh) 一种形态高度规则的a型沸石分子筛的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190820