盲专网 - 一种TEPA功能化扩孔KIT-6制备方法

专利申请流程有哪些步骤？

申请

申请号：指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。

申请日：提出专利申请之日。

2017-04-28

申请公布

申请公布指发明专利申请经初步审查合格后，自申请日（或优先权日）起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。

申请公布号：专利申请过程中，在尚未取得专利授权之前，国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。

申请公布日：申请公开的日期，即在专利公报上予以公开的日期。

2017-10-17

授权

授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由，授予发明专利权；或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由，授予实用新型专利权或外观设计专利权。

2020-04-14

预估到期

发明专利权的期限为二十年，实用新型专利权期限为十年，外观设计专利权期限为十五年，均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。

2037-04-28

基本信息

有效性	有效专利	专利类型	发明专利
申请号	CN201710296443.3	申请日	2017-04-28
公开/公告号	CN107159095B	公开/公告日	2020-04-14
授权日	2020-04-14	预估到期日	2037-04-28
申请年	2017年	公开/公告年	2020年
缴费截止日
分类号	B01J20/10 、B01J20/28 、B01J20/30 、B01D53/02	主分类号	B01J20/10
是否联合申请	独立申请	文献类型号	B
独权数量	1	从权数量	0
权利要求数量	1	非专利引证数量	1
引用专利数量	2	被引证专利数量	0
非专利引证	1、Yamin Liu et al..Dynamic performanceof CO2 adsorption withtetraethylenepentamine-loaded KIT-6. 《Microporous and Mesoporous Materials》.2010,第134卷第16页摘要,第17页第2节.;
引用专利	CN104148021A、CN101153051A	被引证专利
专利权维持	5	专利申请国编码	CN
专利事件	转让	事务标签	公开、实质审查、授权、权利转移

申请人信息

申请人	桂林理工大学	第一申请人	桂林理工大学
专利权人	桂林理工大学	当前专利权人	浙江浙大环境工程有限公司
发明人	魏建文、林志峰、耿琳琳、梅德均、刘乐乐、廖雷	第一发明人	魏建文
地址	广西壮族自治区桂林市七星区建干路12号	邮编	541004
申请人数量	1	发明人数量	6
申请人所在省	广西壮族自治区	申请人所在市	广西壮族自治区桂林市

代理人信息

代理机构

专利代理机构是经省专利管理局审核，国家知识产权局批准设立，可以接受委托人的委托，在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。

代理人

专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务，取得一定资格的人。

摘要

本发明公开了一种TEPA功能化扩孔KIT‑6制备方法。以P123和正丁醇为结构导向剂，1,3,5‑三甲苯为扩孔剂，采用水热合成法先制备出扩孔KIT‑6，再采用浸渍法，以质量分数为10％‑40％的TEPA为改性剂，合成TEPA功能化扩孔KIT‑6。用扩孔剂扩大了材料的孔径，使材料能容纳更多的TEPA和有更多的吸附位点，提高吸附效果。该吸附剂制备过程生产条件简单，便于操作，不需要另外添加其它化学试剂，生产成本低，吸附效果良好，对环境污染小，具有良好的应用前景。

摘要附图
说明书附图：图1
说明书附图：图2
说明书附图：图3
说明书附图：图4

法律状态

序号	法律状态公告日	法律状态	法律状态信息
1	2022-02-08	专利权的转移	登记生效日: 2022.01.25 专利权人由桂林理工大学变更为浙江浙大环境工程有限公司地址由541004 广西壮族自治区桂林市七星区建干路12号变更为310015 浙江省杭州市拱墅区湖州街29号时瑞大厦211室
2	2020-04-14	授权
3	2017-10-17	实质审查的生效	IPC(主分类): B01J 20/10 专利申请号: 201710296443.3 申请日: 2017.04.28
4	2017-09-15	公开

权利要求

权利要求书是申请文件最核心的部分，是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。

1.一种TEPA功能化扩孔KIT-6制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤
1.称取4g P123溶于144mL去离子水中，再加入6.7mL质量分数为35％的HCl，于35℃下恒温搅拌约2h，转速设定为350r/min，待P123完全溶解后，加入4.0g正丁醇，搅拌1h后，加入0.8g TMB试剂，搅拌6h后，将温度调为40℃，并于快速搅拌450r/min下逐滴加入8.6g TEOS，滴完后继续搅拌24h，然后快速转移到聚四氟乙烯高压反应釜，在100℃下晶化24h，真空抽滤，放置于100℃烘箱中24h，并置于马弗炉中以5℃/min的速度程序升温至550℃，煅烧
5h，即得到扩孔KIT-6；
步骤
2.称取500mg步骤1中所得的扩孔KIT-6加入到装有25mL溶剂的锥形瓶中混匀，加入269mg TEPA，混合均匀，置于集热式磁力搅拌器中，在200r/min和室温下搅拌6h，然后置于80℃烘箱中蒸发8h去掉溶剂，再放在100℃烘箱下烘干得到TEPA功能化扩孔KIT-6；
所述TEPA的质量分数为35％；所述溶剂为无水乙醇；
在60℃条件下，对CO2体积分数为15％的N2/CO2混合气体的最大吸附量为2.9mmol/g，其中TEPA的质量分数为35％。

说明书

技术领域

[0001] 本发明属于材料技术领域，具体涉及一种TEPA功能化扩孔KIT-6制备方法。

背景技术

[0002] 近年来，随着我国经济的快速发展，人类大量使用化石燃料等活动，大量的废气排放到大气中，对环境造成了严重的危害。其中二氧化碳最为常见，是引起温室效应的主要气体，其主要来自于化石燃料(煤、石油、天然气等)的燃烧。因此，如何降低烟气中CO2的排放量是一项重要的环保工作。目前，广泛应用的CO2分离技术有膜分离法、吸附法、溶剂吸收法、低温蒸馏法及微生物固定法等，然而在实际运用过程中均存在一些不足。吸附法是利用固态吸附剂对原料混合气中的CO2进行选择性可逆吸附来分离回收CO2。因此吸附法去除烟气中CO2倍受关注。

[0003] 自介孔材料问世以来，就一直受到大量研究者的重点关注。介孔二氧化硅具有极高的比表面积、规则有序的孔道结构、狭窄的孔径分布、孔径大小连续可调等特点而被认为是一种潜在的吸附剂。介孔分子筛KIT-6具有内部笼状三维立体互通孔道结构，能使化学或物理吸附进行较快。但是纯介孔分子筛KIT-6对CO2的吸附效果并不理想，应用并不广泛。为了扩宽介孔材料在实际中的应用，大量研究者对其做了不同的改性，如通过扩孔增大材料的孔结构或加入有机官能团改变其化学性质，可以有效地提高材料的性能，在分离与吸附方面展现了良好的前景。但至今没有关于采用P123和正丁醇为结构导向剂，1,3,5-三甲苯为扩孔剂，四乙烯五胺(TEPA)为改性剂，合成TEPA功能化扩孔KIT-6的报道，也没有关于该TEPA功能化扩孔KIT-6吸附烟气中CO2的研究报道。

[0004] 本项专利采用P123和正丁醇为结构导向剂，1,3,5-三甲苯为扩孔剂，四乙烯五胺(TEPA)为改性剂，合成TEPA功能化扩孔KIT-6，这种材料保持了原有介孔材料的优异性能，同时大大提高了材料吸附CO2的性能，在烟气中CO2的吸附方面具有广阔的应用前景。

发明内容

[0005] 本发明专利的目的在于提供一种TEPA功能化扩孔KIT-6制备方法，该方法采用如下技术方案：

[0006] 根据本发明的一个作为吸附剂用于吸附烟气中CO2的应用方面，提供一种TEPA功能化扩孔KIT-6制备方法，包括以下步骤：

[0007] 步骤1.称取4g P123溶于144mL去离子水中，再加入6.7mL质量分数为35％的HCl，于35℃下恒温搅拌约2h，转速设定为350r/min，待P123完全溶解后，加入4.0g正丁醇，搅拌1h后，加入0.8g TMB试剂，搅拌6h后，将温度调为40℃，并于450r/min快速搅拌下逐滴加入
8.6g TEOS，滴完后继续搅拌24h，然后快速转移到聚四氟乙烯高压反应釜，在100℃下晶化
24h，真空抽滤，放置于100℃烘箱中24h，并置于马弗炉中以5℃/min的速度程序升温至550℃，煅烧5h，即得到扩孔KIT-6；

[0008] 步骤2.将300mg-500mg步骤1中所得的扩孔KIT-6加入到装有25mL溶剂的锥形瓶中混匀，加入33mg-333mg TEPA，混合均匀，置于集热式磁力搅拌器中，在150r/min-200r/min转速和室温下搅拌6h，然后置于80℃烘箱中蒸发8h去掉溶剂，再放在100℃烘箱下烘干得到TEPA功能化扩孔KIT-6。

[0009] 进一步的，在上述步骤2中，所述TEPA的质量分数为10％-40％。

[0010] 进一步的，在上述步骤2中，称取500mg步骤1中所得的扩孔KIT-6加入到装有25mL溶剂的锥形瓶中混匀，加入269mg TEPA，混合均匀，置于集热式磁力搅拌器中，在200r/min转速和室温下搅拌6h，然后置于80℃烘箱中蒸发8h去掉溶剂，再放在100℃烘箱下烘干得到TEPA功能化扩孔KIT-6。

[0011] 进一步的，所述溶剂为无水乙醇。

[0012] 进一步的，所述TEPA的质量分数为35％。

[0013] 本发明的有益效果是：在室温搅拌的温和条件下，扩孔之后的KIT-6内孔道上能容纳更多的TEPA，得到TEPA功能化扩孔KIT-6。并将其用到气体中CO2的吸附，在60℃条件下，对N2/CO2混合气体(CO2的体积分数为15％)的最大吸附量为2.9mmol/g，其中TEPA的质量分数为35％。

[0014] 特点：用扩孔剂扩大了材料的孔径，使材料能容纳更多的TEPA和有更多的吸附位点，提高吸附效果。该吸附剂制备过程生产条件简单，便于操作，不需要另外添加其它化学试剂，生产成本低，吸附效果良好，对环境污染小，具有良好的应用前景。

实施方案

[0019] 下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

[0020] 实施例1：扩孔KIT-6的制备

[0021] 称取4g P123溶于144mL去离子水中，再加入6.7mL质量分数为35％的HCl，于35℃下恒温搅拌约2h，转速设定为350r/min，待P123完全溶解后，加入4.0g正丁醇，搅拌1h后，加入0.8g TMB试剂，搅拌6h后，将温度调为40℃，并于快速搅拌450r/min下逐滴加入8.6g TEOS，滴完后继续搅拌24h，然后快速转移到聚四氟乙烯高压反应釜，在100℃下晶化24h，真空抽滤，放置于100℃烘箱中24h，并置于马弗炉中以5℃/min的速度程序升温至550℃，煅烧5h，即得到扩孔KIT-6。

[0022] 实施例2：TEPA功能化扩孔KIT-6的制备

[0023] 将300mg实施例1中所得的扩孔KIT-6加入到装有25mL无水乙醇的锥形瓶中混匀，加入33mg质量分数为10％的TEPA，混合均匀，置于集热式磁力搅拌器中，在150r/min转速和室温下搅拌6h，然后置于80℃烘箱中蒸发8h去掉无水乙醇，再放在100℃烘箱下烘干得到TEPA功能化扩孔KIT-6。

[0024] 实施例3：TEPA功能化扩孔KIT-6的制备

[0025] 将400mg实施例1中所得的扩孔KIT-6加入到装有25mL无水乙醇的锥形瓶中混匀，加入100mg质量分数为20％的TEPA，混合均匀，置于集热式磁力搅拌器中，在170r/min转速和室温下搅拌6h，然后置于80℃烘箱中蒸发8h去掉无水乙醇，再放在100℃烘箱下烘干得到TEPA功能化扩孔KIT-6。

[0026] 实施例4：TEPA功能化扩孔KIT-6的制备

[0027] 将400mg实施例1中所得的扩孔KIT-6加入到装有25mL无水乙醇的锥形瓶中混匀，加入171mg质量分数为30％的TEPA，混合均匀，置于集热式磁力搅拌器中，在170r/min转速和室温下搅拌6h，然后置于80℃烘箱中蒸发8h去掉无水乙醇，再放在100℃烘箱下烘干得到TEPA功能化扩孔KIT-6。

[0028] 实施例5：TEPA功能化扩孔KIT-6的制备

[0029] 将500mg实施例1中所得的扩孔KIT-6加入到装有25mL无水乙醇的锥形瓶中混匀，加入269mg质量分数为35％的TEPA，混合均匀，置于集热式磁力搅拌器中，在200r/min转速和室温下搅拌6h，然后置于80℃烘箱中蒸发8h去掉无水乙醇，再放在100℃烘箱下烘干得到TEPA功能化扩孔KIT-6。

[0030] 实施例6：TEPA功能化扩孔KIT-6的制备

[0031] 将500mg实施例1中所得的扩孔KIT-6加入到装有25mL无水乙醇的锥形瓶中混匀，加入333mg质量分数为40％的TEPA，混合均匀，置于集热式磁力搅拌器中，在200r/min转速和室温下搅拌6h，然后置于80℃烘箱中蒸发8h去掉无水乙醇，再放在100℃烘箱下干燥10h得到TEPA功能化扩孔KIT-6。

[0032] 上述实施例1制备的扩孔KIT-6可以被命名为PE-KIT-6；上述实施例2、实施例3、实施例4、实施例5及实施例6制备的TEPA功能化扩孔KIT-6可以被命名为PE-KIT-6(P)-N。其中N为胺的负载量，P为TEPA简称；例如PE-KIT-6(P)-35可以表示35％TEPA改性的PE-KIT-6。

[0033] 实施例7：将上述实施例2、实施例3、实施例4、实施例5及实施例6得到的TEPA功能化扩孔KIT-6用于吸附气体中CO2，在60℃条件下，对N2/CO2混合气体(CO2的体积分数为15％)的吸附量依次为1.288mmol/g、1.5mmol/g、2.34mmol/g、2.9mmol/g和1.98mmol/g。其中实施例5得到的TEPA功能化扩孔KIT-6(PE-KIT-6(P)-35)有最大的吸附量，为2.9mmol/g。

[0034] 下表1示出了TEPA功能化前后的扩孔KIT-6的结构特性。

[0035] 表1TEPA功能化前后的扩孔KIT-6的结构特性

[0036] 样品孔容BJH(cm3/g) 比表面积BET(m2/g) 介孔直径(nm)PE-KIT-6 0.7224 207.61 12.12
PE-KIT-6(P)-35 0.2396 109.33 5.42

[0037] 参考图1、图2以及表1可以看出，经质量分数为35％的TEPA改性后，扩孔KIT-6的比表面积为109.33m2/g，孔容为0.2396cm3/g，介孔直径为5.42nm。

[0038] 从图4可以看出本次发明的材料对CO2的吸附是一个先快后慢的过程，且在短时间内完成吸附，说明该材料对CO2具有较强的吸附力和亲合力，较短的吸附时间和较强的吸附能力有利于实际应用。

[0039] 本示例实施例采用TEPA为改性剂，对已经过扩孔处理的PE-KIT-6进行改性，合成出具有良好的CO2吸附性能的TEPA功能化扩孔KIT-6材料，其在烟气中CO2的吸附方面具有广阔的应用前景。

附图说明

[0015] 图1是TEPA功能化扩孔KIT-6(PE-KIT(P)-35)的氮气吸附脱附等温线。

[0016] 图2是TEPA功能化扩孔KIT-6(PE-KIT(P)-35)的孔径分布图。

[0017] 图3是TEPA功能化扩孔KIT-6(PE-KIT(P)-N)的CO2吸附量随TEPA负载量变化图。

[0018] 图4是TEPA功能化扩孔KIT-6(PE-KIT(P)-35)的CO2吸附量随时间变化图。

首页 > 专利 > 桂林理工大学 > 一种TEPA功能化扩孔KIT-6制备方法专利详情

一种TEPA功能化扩孔KIT-6制备方法 0 0

技术领域

背景技术

发明内容

实施方案

附图说明