專(zhuān)利名稱(chēng)：Sba－15分子篩與鑭復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到的是一種復(fù)合材料及其制備方法，分別屬于無(wú)機(jī)功能材料及精細(xì)化工制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
SBA-15分子篩是采用三嵌段共聚物為模板劑于酸性合成體系中制備出來(lái)的介孔材料1，孔徑尺寸在4.6～30nm范圍內(nèi)，是目前孔徑最大的分子篩材料，孔體積可達(dá)0.85cm3/g以上。。對(duì)該材料進(jìn)行改性已有一些報(bào)道，其中包括用稀土元素改性，改性后的材料在催化、發(fā)光等方面產(chǎn)生良好的效果。美國(guó)《材料化學(xué)》(Chem.Mater.)刊物第14卷2002年第1期217～224頁(yè)刊載了一篇題為“SBA-15分子篩壁稀土氧化物涂層”(Rare earth oxidecoating ofthe walls ofSBA-15)的文章(作者為Sauer J，Marlow F，Spliethoff B，et al.)，該文章談到將銪和釔向SBA-15內(nèi)組裝，在實(shí)驗(yàn)中用97％的硝酸銪和3％的硝酸釔作為反應(yīng)物。

發(fā)明內(nèi)容
已知技術(shù)雖然嘗試了將銪作為客體與SBA-15分子篩進(jìn)行組合，但是，就用稀土元素對(duì)SBA-15分子篩進(jìn)行改性、組裝制備復(fù)合材料這一點(diǎn)而言，該已知技術(shù)顯得十分不全面。另一方面，在稀土元素中鑭比較有代表性，也是一個(gè)較為容易獲得的稀土原料。因此，很有必要研究鑭對(duì)SBA-15分子篩的改性，探索制備方法，表征產(chǎn)物特性。為此，我們發(fā)明了本發(fā)明之SBA-15分子篩與鑭復(fù)合材料及其制備方法。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，關(guān)于SBA-15分子篩與鑭復(fù)合材料，以SBA-15分子篩為主體，在其納米孔道中引入鑭這一客體材料，鑭占復(fù)合材料重量的3.0～6.0％，生成SBA-15分子篩與鑭復(fù)合材料。關(guān)于SBA-15分子篩與鑭復(fù)合材料的制備方法，向SBA-15分子篩中加入濃度為0.05～0.15mol/L LaCl3溶液，混合，攪拌20～30h，過(guò)濾，干燥，在500～600℃溫度下煅燒4～6h，即得到白色粉末狀SBA-15分子篩與鑭復(fù)合材料，記為L(zhǎng)a-(SBA-15)。
采用分光光度法測(cè)定分子篩中的鑭，結(jié)果表明鑭的含量為3.7％，說(shuō)明鑭已進(jìn)入SBA-15分子篩中。圖1是XRD譜圖，圖中曲線(xiàn)a是SBA-15分子篩的XRD譜圖，在0.5°～2.0°小角范圍有3個(gè)衍射峰，分別對(duì)應(yīng)于(100)、(110)和(200)面的衍射，它表示SBA-15分子篩具有高度有序二維六角結(jié)構(gòu)；圖中曲線(xiàn)b是所制備的La-(SBA-15)的XRD譜圖，通過(guò)對(duì)曲線(xiàn)a、b的比較可以看出，曲線(xiàn)b衍射峰的位置發(fā)生移動(dòng)，表明有鑭進(jìn)入SBA-15分子篩骨架。同時(shí)，衍射角明確清晰，表明所制備的La-(SBA-15)骨架仍然存在。圖2是N2吸附-脫附圖，圖中曲線(xiàn)a是SBA-15分子篩N2吸附、脫附等溫線(xiàn)，該曲線(xiàn)a表明SBA-15分子篩呈現(xiàn)典型的IV型等溫線(xiàn)，從吸附和脫附等溫線(xiàn)可計(jì)算出SBA-15分子篩的平均孔徑為81.4，比表面積為1035.7m2/g；圖中曲線(xiàn)b是所制備的La-(SBA-15)的N2吸附、脫附等溫線(xiàn)，從該吸附和脫附等溫線(xiàn)可計(jì)算出La-(SBA-15)的平均孔徑為55.6，比表面積為1006.7m2/g?？梢?jiàn)由于鑭的引入，其孔體積和比表面積都在減小，尤其是孔徑減小的幅度較大，表明有部分鑭進(jìn)入分子篩孔道。根據(jù)IUPAC定義第IV類(lèi)吸附-脫附曲線(xiàn)，曲線(xiàn)b同樣顯示出H1類(lèi)型滯后環(huán)，表明制備的La-(SBA-15)具有均一孔道分布介孔分子篩毛細(xì)吸附現(xiàn)象。圖3是孔徑分布圖，其中曲線(xiàn)a是SBA-15分子篩的孔徑分布圖，曲線(xiàn)b是所制備的La-(SBA-15)的孔徑分布圖，由二者比較可以看出，鑭改性后使分子篩孔徑減小，表明部分客體在分子篩孔道內(nèi)。從上述測(cè)試結(jié)果來(lái)看，利用本發(fā)明之制備方法成功地將鑭組裝到SBA-15分子篩中，形成一種復(fù)合材料。


圖1是SBA-15分子篩和所制備的La-(SBA-15)XRD衍射譜圖。圖2是SBA-15分子篩和所制備的La-(SBA-15)的N2吸附-脫附圖。圖3是SBA-15分子篩和所制備的La-(SBA-15)的孔徑分布圖。圖4是所制備的La-(SBA-15)復(fù)合材料激發(fā)光譜和發(fā)射光譜圖。
具體實(shí)施例方式
取0.30g煅燒過(guò)的SBA-15分子篩，加入0.10mol/L的LaCl3水溶液15mL，混合，磁力攪拌24h后，在常壓下用快速濾紙過(guò)濾，收集固體產(chǎn)物，于室溫下干燥。在550℃馬弗爐中煅燒樣品5h，得到白色粉末固體，此物即為L(zhǎng)a-(SBA-15)復(fù)合材料，其中鑭占3.7％。
在制備方法上，本發(fā)明還可以按以下方式進(jìn)行，以H2O+C2H5OH(1+1，v/v)的混合溶液為介質(zhì)，配制濃度為0.10mol/L的LaCl3溶液。取0.30g煅燒過(guò)的SBA-15分子篩溶于15mL所配制的LaCl3溶液中，攪拌24h后，在常壓下過(guò)濾，在室溫下干燥。在550℃的馬弗爐中煅燒5h，得到白色粉末固體，此物也是一種La-(SBA-15)復(fù)合材料，經(jīng)分光光度法測(cè)定分子篩中的鑭，結(jié)果表明其中鑭占5.3％。
所制備的La-(SBA-15)復(fù)合材料可以作為一種發(fā)光材料，見(jiàn)圖4所示，實(shí)驗(yàn)記錄下了室溫下La-(SBA-15)樣品在200nm～400nm的激發(fā)光譜與400nm～800nm發(fā)射光譜，首先，La-(SBA-15)樣品發(fā)射強(qiáng)度較弱，表明所制備的樣品中非輻射過(guò)程很強(qiáng)，布居反轉(zhuǎn)易于建立。其次，有關(guān)發(fā)射光譜譜帶最顯著特點(diǎn)是吸收帶非常寬，表明樣品中存在顯著缺陷，由此產(chǎn)生電荷遷移躍遷。第三，由于所制備的復(fù)合材料的非有序性質(zhì)，激子特別是表面激子非常容易形成。第四，由于存在缺陷，因此，存在不同類(lèi)型的旋鍵，這使能帶間隙產(chǎn)生額外缺陷能級(jí)，因此，在能帶間隙中，O-Si-La缺陷形成新的能級(jí)而產(chǎn)生發(fā)光，在這一發(fā)射過(guò)程中，伴隨有鑭的5D0→7F2躍遷。
所制備的復(fù)合材料還可用做催化劑等方面。
權(quán)利要求
1.一種SBA-15分子篩與鑭復(fù)合材料，由具有納米孔道的主體材料與客體材料構(gòu)成，客體材料進(jìn)入主體材料的納米孔道中，其特征在于，以SBA-15分子篩為主體，在其納米孔道中引入鑭這一客體材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于，鑭占復(fù)合材料重量的3.0～6.0％。
3.一種SBA-15分子篩與鑭復(fù)合材料的制備方法，將SBA-15分子篩與稀土元素化合物溶液混合，其特征在于，向SBA-15分子篩中加入濃度為0.05～0.15mol/L LaCl3溶液，混合，攪拌20～30h，過(guò)濾，干燥，在500～600℃溫度下煅燒4～6h，即得到白色粉末狀SBA-15分子篩與鑭復(fù)合材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，以H2O+C2H5OH(1+1，v/v)的混合溶液為介質(zhì)，配制濃度為0.05～0.15mol/L的LaCl3溶液。
全文摘要
SBA－15分子篩與鑭復(fù)合材料及其制備方法分別屬于無(wú)機(jī)功能材料和精細(xì)化工制造技術(shù)領(lǐng)域。SBA－15分子篩是一種具有納米數(shù)量級(jí)尺寸孔結(jié)構(gòu)的材料，而鑭又是一種典型、易得的稀土元素。以SBA－15分子篩為主體，以鑭為客體，制備一種復(fù)合材料以及這一制備方法是本發(fā)明的內(nèi)容。該材料就是在SBA－15分子篩的納米孔道中，引入一定重量比例的鑭所生成的復(fù)合材料。該方法是向SBA－15分子篩中加入濃度為0.05～0.15mol/L LaCl
文檔編號(hào)C01B39/00GK1613763SQ20041009618
公開(kāi)日2005年5月11日 申請(qǐng)日期2004年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月1日
發(fā)明者翟慶洲 申請(qǐng)人:長(zhǎng)春理工大學(xué)