專利名稱：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，分別屬于無機功能材料及精細化工制造技術(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0.85cm3/g以上。。對該材料進行改性已有一些報道，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《材料化學》(Chem.Mater.)刊物第14卷2002年第1期217～224頁刊載了一篇題為“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，在實驗中用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分子篩進行組合，但是，就用稀土元素對SBA-15分子篩進行改性、組裝制備復(fù)合材料這一點而言，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，也是一個較為容易獲得的稀土原料。因此，很有必要研究鑭對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La-(SBA-15)。
采用分光光度法測定分子篩中的鑭，結(jié)果表明鑭的含量為3.7％，說明鑭已進入SBA-15分子篩中。圖1是XRD譜圖，圖中曲線a是SBA-15分子篩的XRD譜圖，在0.5°～2.0°小角范圍有3個衍射峰，分別對應(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b是所制備的La-(SBA-15)的XRD譜圖，通過對曲線a、b的比較可以看出，曲線b衍射峰的位置發(fā)生移動，表明有鑭進入SBA-15分子篩骨架。同時，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a是SBA-15分子篩N2吸附、脫附等溫線，該曲線a表明SBA-15分子篩呈現(xiàn)典型的IV型等溫線，從吸附和脫附等溫線可計算出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b是所制備的La-(SBA-15)的N2吸附、脫附等溫線，從該吸附和脫附等溫線可計算出La-(SBA-15)的平均孔徑為55.6，比表面積為1006.7m2/g?？梢娪捎阼|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，表明有部分鑭進入分子篩孔道。根據(jù)IUPAC定義第IV類吸附-脫附曲線，曲線b同樣顯示出H1類型滯后環(huán)，表明制備的La-(SBA-15)具有均一孔道分布介孔分子篩毛細吸附現(xiàn)象。圖3是孔徑分布圖，其中曲線a是SBA-15分子篩的孔徑分布圖，曲線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)。從上述測試結(jié)果來看，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。
具體實施例方式
取0.30g煅燒過的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La-(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，見圖4所示，實驗記錄下了室溫下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)射強度較弱，表明所制備的樣品中非輻射過程很強，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，存在不同類型的旋鍵，這使能帶間隙產(chǎn)生額外缺陷能級，因此，在能帶間隙中，O-Si-La缺陷形成新的能級而產(chǎn)生發(fā)光，在這一發(fā)射過程中，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機功能材料和精細化工制造技術(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C01B39/00GK1613763SQ20041009618
公開日2005年5月11日 申請日期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 申請人:長春理工大學