本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種雙氨基甲酸酯脂肪鏈有機(jī)硅烷季銨鹽類化合物及其制備和應(yīng)用，化合物結(jié)構(gòu)式為：其中X-為Cl-、Br-、I-，n=1-19,m=1-9；制備方法，包括：將3-二甲胺基-1,2-丙二醇、三乙胺、甲苯和預(yù)先制備的脂肪鏈異氰酸酯混合，升溫至80℃，反應(yīng)10h，得到氨基甲酸酯中間體；將上述氨基甲酸酯中間體和鹵烷基三甲氧基硅烷混合，加入或不加入甲苯，加熱，冷卻至室溫，洗滌，即得。應(yīng)用：將雙氨基甲酸酯脂肪鏈有機(jī)硅烷季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑加入到沸石分子篩合成的母液中，攪拌，然后進(jìn)行水熱晶化，抽濾、水洗、干燥、焙燒，得到多級(jí)孔道沸石分子篩。本發(fā)明專利技術(shù)顯著地提高了多級(jí)孔沸石分子篩的孔容和比表面積。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術(shù)涉及一種雙氨基甲酸酯脂肪鏈有機(jī)硅烷季銨鹽類化合物及其制備和應(yīng)用，化合物結(jié)構(gòu)式為：其中X-為Cl-、Br-、I-，n=1-19,m=1-9；制備方法，包括：將3-二甲胺基-1,2-丙二醇、三乙胺、甲苯和預(yù)先制備的脂肪鏈異氰酸酯混合，升溫至80℃，反應(yīng)10h，得到氨基甲酸酯中間體；將上述氨基甲酸酯中間體和鹵烷基三甲氧基硅烷混合，加入或不加入甲苯，加熱，冷卻至室溫，洗滌，即得。應(yīng)用：將雙氨基甲酸酯脂肪鏈有機(jī)硅烷季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑加入到沸石分子篩合成的母液中，攪拌，然后進(jìn)行水熱晶化，抽濾、水洗、干燥、焙燒，得到多級(jí)孔道沸石分子篩。本專利技術(shù)顯著地提高了多級(jí)孔沸石分子篩的孔容和比表面積。【專利說(shuō)明】一種雙氨基甲酸酯脂肪鏈有機(jī)硅烷季銨鹽類化合物及其制備和應(yīng)用
本專利技術(shù)屬于表面活性劑及其制備和應(yīng)用領(lǐng)域，特別涉及一種雙氨基甲酸酯脂肪鏈有機(jī)硅烷季銨鹽類化合物及其制備和應(yīng)用。
技術(shù)介紹
沸石是一類具有均勻孔隙結(jié)構(gòu)的結(jié)晶性材料，多為結(jié)晶鋁硅酸鹽，其孔徑范圍為0.3-1.5nm。沸石分子篩具有較大的比表面積、酸性、較高的水熱穩(wěn)定性，并且微孔豐富均一，因而在吸附、催化和分離等方面發(fā)揮了巨大的作用。但是，隨著石油資源在世界范圍的日益衰枯和原油中重油成分的逐漸增大，傳統(tǒng)的微孔分子篩催化材料由于孔徑較小，重油分子不能進(jìn)入孔道，從而限制了催化反應(yīng)的進(jìn)行。介孔材料一般指具有孔徑大小在2_50nm內(nèi)的孔道結(jié)構(gòu)的多孔材料。幾十年來(lái),介孔材料在催化領(lǐng)域已有廣泛的應(yīng)用，如已在石油加工過(guò)程和精細(xì)化學(xué)品的轉(zhuǎn)化等，特別是在有大分子參加的催化反應(yīng)中顯示出特別優(yōu)異的性能。但是，由于介孔分子篩的孔壁處于無(wú)定形態(tài)，因此介孔分子篩的水熱穩(wěn)定性和酸性與微孔沸石相比相對(duì)較低，這大大限制了這些分子篩在石油加工工業(yè)的應(yīng)用。盡管可以通過(guò)優(yōu)化合成條件和后處理來(lái)改善其水熱穩(wěn)定性，但是改善后的穩(wěn)定性也不能比擬傳統(tǒng)的微孔沸石分子篩，而且后處理過(guò)程會(huì)大大增加有序介孔材料的合成成本，這使得有序介孔材料在實(shí)際應(yīng)用中受到很大限制。為了克服沸石的傳質(zhì)和擴(kuò)散限制以及有序介孔材料水熱穩(wěn)定性及催化能力的缺陷，科學(xué)家們?cè)噲D把這些微孔、介孔分子篩的優(yōu)點(diǎn)都集中在一起合成多級(jí)孔沸石材料。Ryoo等首先采用硅烷化的表面活性劑合成出多級(jí)孔MFI型沸石(Ryoo et.al, Nat.Mater.2006，5，718-723)、LTA 型沸石(Ryoo et.al, Chem.Mater.2009, 21, 5664-5673)和憐招沸石(Ryoo et.al, Chem.Commun.2006, 42, 4380-4382)。Schwieger 等米用娃燒化的表面活性劑合成出片狀多級(jí)孔X型沸石(Schwieger et.al, Angew.Chem.1nt.Ed.2012,51, 1962-1965)。奚紅霞等采用硅烷化的表面活性劑合成出多級(jí)孔Y型沸石(Xiet.al,Rsc Adv.2013, 3, 15075-15084)。利用硅烷化的表面活性劑合成多級(jí)孔沸石仍然是多孔材料研究的一個(gè)熱點(diǎn)。但采用單鏈的硅烷化表面活性劑所合成的多級(jí)孔沸石孔容和比表面積較小。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種雙氨基甲酸酯脂肪鏈有機(jī)硅烷季銨鹽類化合物及其制備和應(yīng)用，該專利技術(shù)顯著地提高了多級(jí)孔沸石分子篩的孔容和比表面積，通過(guò)改變氨基甲酸酯脂肪鏈烷基碳的原子個(gè)數(shù)可以有效地調(diào)節(jié)多級(jí)孔的孔容，而且還可以通過(guò)改變陽(yáng)離子表面活性劑與沸石分子篩合成母液中的二氧化硅的摩爾比例來(lái)控制多級(jí)孔道沸石分子篩的形貌。·本專利技術(shù)的一種雙氨基甲酸酯脂肪鏈有機(jī)硅烷季銨鹽類化合物，化合物結(jié)構(gòu)式為:【權(quán)利要求】1.一種雙氨基甲酸酯脂肪鏈有機(jī)硅烷季銨鹽類化合物，其特征在于:化合物結(jié)構(gòu)式為: 2.一種如權(quán)利要求1所述的雙氨基甲酸酯脂肪鏈有機(jī)硅烷季銨鹽類化合物的制備方法，包括: (1)將三光氣BTC和脂肪胺混合，加入溶劑，攪拌混勻，然后滴加飽和碳酸鈉溶液反應(yīng)，分離，提純，得到脂肪鏈異氰酸酯； (2)將3-二甲胺基-1，2-丙二醇、三乙胺、甲苯和上述脂肪鏈異氰酸酯混合，升溫至60-900C，反應(yīng)8-10h，柱層析后得到氨基甲酸酯中間體； (3)將上述氨基甲酸酯中間體和鹵烷基三甲氧基硅烷混合，加入或不加入甲苯，加熱到90-130°C，反應(yīng)12-24h，冷卻至室溫，洗滌，得到雙氨基甲酸酯脂肪鏈有機(jī)硅烷季銨鹽類化合物。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種雙氨基甲酸酯脂肪鏈有機(jī)硅烷季銨鹽類化合物的制備方法，其特征在于:所述步驟(1)中溶劑為二氯甲烷。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種雙氨基甲酸酯脂肪鏈有機(jī)硅烷季銨鹽類化合物的制備方法， 其特征在于:所述步驟(1)中的脂肪胺為5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種雙氨基甲酸酯脂肪鏈有機(jī)硅烷季銨鹽類化合物的制備方法， 其特征在于:所述步驟(3)中鹵烷基三甲氧基硅烷為 6.一種如權(quán)利要求1所述的雙氨基甲酸酯脂肪鏈有機(jī)硅烷季銨鹽類化合物的應(yīng)用，其特征在于:將雙氨基甲酸酯脂肪鏈有機(jī)硅烷季銨鹽類化合物加入到沸石分子篩合成的母液中，攪拌，然后進(jìn)行水熱晶化，晶化溫度為70-180°C，晶化時(shí)間為1.5-8天，然后進(jìn)行抽濾、水洗、干燥、焙燒，得到多級(jí)孔道沸石分子篩；其中所述的沸石分子篩合成的母液為硅源、鋁源、堿、微孔模板劑和水的混合物，鋁源、硅源、堿、微孔模板劑和水的摩爾比為1:0-100:4-15:15-50:800-5000。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種雙氨基甲酸酯脂肪鏈有機(jī)硅烷季銨鹽類化合物的應(yīng)用，其特征在于:所述鋁源、硅源、堿、微孔模板劑和水的摩爾比為1:1-100:5-15:20-48:800-5000。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種雙氨基甲酸酯脂肪鏈有機(jī)硅烷季銨鹽類化合物的應(yīng)用，其特征在于:所述雙氨基甲酸酯脂肪鏈有機(jī)硅烷季銨鹽類化合物和沸石分子篩合成母液中的二氧化硅或異丙醇鋁的摩爾比例為0.02-0.40。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種雙氨基甲酸酯脂肪鏈有機(jī)硅烷季銨鹽類化合物的應(yīng)用，其特征在于:所述硅源為正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丁酯、白炭黑、硅酸鈉、硅膠、水玻璃中的一種或幾種；鋁源為偏鋁酸鈉、鋁酸鈉、異丙醇鋁、硝酸鋁中的一種或幾種；堿為氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銫、四甲基氫氧化銨中的一種或幾種；微孔模板劑為四丙基溴化銨、四丙基氫氧化銨、四乙基溴化銨、四乙基氫氧化銨中的一種或幾種。10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種雙氨基甲酸酯脂肪鏈有機(jī)硅烷季銨鹽類化合物的應(yīng)用，其特征在于:所述多級(jí)孔道沸石分子篩為L(zhǎng)TA，F(xiàn)AU，MOR, MFI，BEA, LTL結(jié)構(gòu)的硅鋁沸石或 AlP04-5，AlPO4-1l, SAP0-31, SAP0-34, SAP0-11, SAP0-5 結(jié)構(gòu)的硅磷鋁沸石或 TS-1 結(jié)構(gòu)的鈦娃沸石的一種。11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種雙氨基甲酸酯脂肪鏈有機(jī)硅烷季銨鹽類化合物的應(yīng)用，其特征在于:所述干燥溫度 為100°C，焙燒溫度為500-750°C，焙燒時(shí)間為4_12h。【文檔編號(hào)】C01B39/26GK103665024SQ201310724163【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月24日 【專利技術(shù)者】劉棟良, 本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種雙氨基甲酸酯脂肪鏈有機(jī)硅烷季銨鹽類化合物，其特征在于：化合物結(jié)構(gòu)式為：其中X?為Cl?、Br?、I?，n=1?19,m=1?9。FDA0000445181220000011.jpg
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉棟良，何道平，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：東華大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：上海;31
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