[0001] 本发明涉及蚊虫诱捕器技术领域，尤其涉及一种用于CO2捕集的多孔硅基分子筛的制备方法及水热反应釜。

[0002] 蚊子是多种病原体的承载体，它所能传播的疾病多达八十余种，严重危害人体健康。目前，现有诱蚊技术包括：紫外灯诱蚊技术、模拟人体气味诱蚊技术和CO2作为引诱物的
技术等。其中，CO2作为引诱物的技术具有环保、高效、安全性高的特点，为近来研究的热点
之一。

[0003] CO2作为引诱物的技术主要考虑蚊虫常通过识别二氧化碳来源确定目标，通过设置一种蚊虫诱捕设备，在蚊虫诱捕设备中放置吸附有二氧化碳的捕获材料，通过释放二氧
化碳来吸引蚊虫；这种诱捕方式不需要向环境中释放、扩散化学药剂，也不需要涂抹于人体
使用，就能够实现捕杀一定范围内的蚊虫。

[0004] 比如，中国发明（名称：《一种以壳聚糖为载体束缚丙酮酸吸附CO2的诱蚊组合物及其制备方法和应用》，公告号：CN114375954B，公告日：20230623）公开了：一种以壳聚糖为载
体束缚丙酮酸吸附CO2的诱蚊组合物及其制备方法和应用。一种以壳聚糖为载体束缚丙酮
酸吸附CO2的诱蚊组合物，所述的诱蚊组合物为以壳聚糖为载体束缚丙酮酸吸附CO2得到的
凝胶状诱蚊组合物，所述的CO2以固体形式添加。本发明提出的诱蚊组合物通过各组分之间
协同作用，同时模拟人体气味，特别是能吸附CO2并且能缓慢释放CO2，能同时诱捕白纹伊蚊
和致倦库蚊。然而，该现有技术中的CO2以固体形式添加，为一次性消耗品，存在使用不方
便，不能持续且稳定的释放CO2等弊端。

[0005] 再比如，中国发明（名称：《固体废料合成SSZ‑16沸石分子筛及其吸附分离应用》，公开号：CN117326568A，公开日：2024.01.02）公开了：将水、碱源、有机模板剂、硅源和FCC固
废混合，得到初始反应凝胶；将所述初始反应凝胶进行水热晶化，得到初始SSZ16沸石分子
筛；将所述初始SSZ16沸石分子筛进行煅烧，得到SSZ16沸石分子筛，其具有优异的二氧化碳
选择性吸附分离性能。水热晶化过程通常在封闭环境下进行，并辅以搅拌，然而现有的水热
反应釜通常采用机械搅拌，因而对机械搅拌的密封性有较高的要求。

[0031] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必
须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0032] 下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并
且目的不在于限制本发明。

[0033] 下面结合附图对发明的实施例进行详细说明。实施例

[0034] 一种用于CO2捕集的多孔硅基分子筛的制备方法，其包括以下步骤：步骤S1，按照质量比为1：0.1～0.5：20：0.15的比例将有机硅源、模板剂、水和高沸
点醇装入封闭的未设置由电机直接驱动的机械搅拌结构的水热反应釜内，通过辐射传热方
式使得水热反应釜内的温度逐步升高至40～50℃，然后保温1～2h；同时在升温和保温过程
中，维持水热反应釜内的混合物周期性正转和反转；正转和反转时的转速为100～150rpm；
同一周期内正转和反转分别持续5～10min，同一周期内正转和反转之间的停歇间隔时间为
0～5s；前一周期内反转和后一周期内正转之间的停歇间隔时间为5～30min；
步骤S2，通过辐射传热方式使得水热反应釜内的温度逐步升高至80～100℃，然后
保温12～24h；同时在升温和保温过程中，维持水热反应釜内的混合物周期性正转和反转；
正转和反转时的转速为50～100rpm；同一周期内正转和反转分别持续3～5min，同一周期内
正转和反转之间的停歇间隔时间为30～60s；前一周期内反转和后一周期内正转之间的停
歇间隔时间为1～2h；
步骤S3，通过辐射传热方式使得水热反应釜内的温度逐步升高至120～150℃，然
后保温12～72h；同时在升温和保温过程中，维持水热反应釜内的混合物周期性正转和反
转；正转和反转时的转速为1～10rpm；同一周期内正转和反转分别持续1～2min，同一周期
内正转和反转之间的停歇间隔时间为1～5min；前一周期内反转和后一周期内正转之间的
停歇间隔时间为4～5h；
步骤S4，离心分离沉淀物，洗涤，然后将沉淀物置于真空干燥箱中100～110℃真空
干燥2～5h；
步骤S5，将干燥后的沉淀物置于马弗炉中焙烧，冷却后得到多孔硅基分子筛。

[0035] 其中，有机硅源为正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸正丙酯、正硅酸异丙酯和正硅酸正丁酯中的一种或多种。

[0036] 模板剂为尿素、二乙胺、三乙胺、己二胺、四丙基氢氧化铵、溴化六甲铵、氯化六甲铵、氢氧化六甲铵、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基氧化
胺、十四烷基二甲基氧化胺、十六烷基二甲基氧化胺、十二烷基二羟乙基氧化胺、十四烷基
二羟乙基氧化胺和十八烷基二羟乙基氧化胺中的一种或多种。优选的，模板剂由四丙基氢
氧化铵，以及十二烷基二甲基氧化胺、十四烷基二甲基氧化胺、十六烷基二甲基氧化胺、十
二烷基二羟乙基氧化胺、十四烷基二羟乙基氧化胺和十八烷基二羟乙基氧化胺中的一种构
成，两者的质量比为10：0.5～1.3。

[0037] 高沸点醇为乙二醇、丙三醇、正丁醇和辛醇中一种或者多种。

[0038] 沉淀物在马弗炉500～600℃保温焙烧5～12h；较优选的，马弗炉中升温时先以10℃/min升温至250～300℃，然后2℃/min升温至 500～600℃。

[0039] 本实施例中的用于CO2捕集的多孔硅基分子筛的制备方法，采用未设置由电机直接驱动的机械搅拌结构的水热反应釜作为合成主体结构，可以避免传统采用机械搅拌存在
的漏气风险，维持精准的水热反应釜内的温度和压力；同时，在硅基分子筛制备中引入了适
量高沸点醇，以对有机硅源的水解过程进行调控，控制水热反应速率、改善均匀性和稳定
性、调控沉淀物孔特性和影响沉淀物颗粒尺寸；最后，在水热反应过程中周期性进行正转和
反转，且各个周期转速不同，停歇间歇时间也有差异，水热反应前期属于动态过程，晶粒小
且均匀，后期为静态过程，晶粒逐渐增大，最终制得高比表面、大孔径的硅基分子筛，对二氧
化碳具备良好吸附效果。

[0040] 以下通过更为具体的示例进行说明。

[0041] 实验1#～10#以及对照实验1#～3#的原料组成和试验参数如下表1中所示。

[0042] 表1 原料组成和实验参数

[0043] 续表1‑1 原料组成和实验参数

[0044] 续表1‑2 原料组成和实验参数

[0045] 续表1‑3 原料组成和实验参数

[0046] 实验1#～10#以及对照实验1#～3#制得的硅基分子筛的比表面积、孔容、平均孔径大小和二氧化碳吸附量测试结果如表2中所示。

[0047] 其中，二氧化碳吸附量测试方法为：将硅基分子筛在110±5℃烘干至恒重，置于干燥器中备用，将吸附管擦净后称量
为m1(连同管塞，精确至0.1mg)，把准备好的试样分二至三次装入吸附管中，硅基分子筛层
高10±0.2㎝（振实后的高度），装填后，将管塞涂上凡士林旋好，连同管塞称量再称量为m2
（精确至0.1mg)。称量完毕，将吸附管垂直插入恒温水浴中（水浴温度25℃）。一切准备就绪
后，先用高纯氦气吹扫吸附管，抽空后通入二氧化碳（分子量按照44计算），抽空真空度‑
0.09Mpa(表压)。然后接通二氧化碳钢瓶气源，调节二氧化碳稳定在1670±70mL/min流量，
然后使二氧化碳通过试样1小时，取出吸附管擦净后称量为m3（精确至1mg)。再向吸附管通
入二氧化碳，使二氧化碳通过试样10min，重复上述操作，直至吸附饱和（两次称量的质量差
不大于10mg）为止。然后关闭气源，试验结束。

[0048] 活性炭对二氧化碳的吸附量：Q=22.727（m3‑m2）/（m2‑m1）×100%
式中，m1‑吸附管的质量，g；
m2‑吸附前吸附管加炭的质量，g；
m3‑吸附后吸附管加硅基分子筛及二氧化碳的质量，g；
Q‑二氧化碳的吸附量(1atm，25℃)，mmol/g。

[0049] 表2 比表面积和孔径大小

[0050] 从表2中的数据可知，本实施例中引入高沸点醇以及对搅拌过程的控制，均匀会对硅基分子筛的比表面积、孔容、平均孔径大小和二氧化碳吸附量产生影响。

[0051] 实施例2图1为实施例中水热反应釜的正视图。图2为实施例水热反应釜的三维结构示意
图。图3为实施例中水热反应釜的分解结构示意图。如图1～3中所示，该水热反应釜包括顶
部敞口的、柱状的反应釜本体100。反应釜本体100的底壁外侧中央位置处具有柱状的排料
口110，排料口110上配置有排料阀（图中未示出）；反应釜本体100的顶部附近外侧壁上沿圆
周方向设置有一圈齿条120；反应釜本体100的敞口顶部通过法兰连接有密封顶盖200。密封
顶盖200上具有温度检测安装口210、压力检测安装口220和安全阀230，温度检测安装口210
内安装有电子温度传感器（图中未示出），压力检测安装口220内安装有电子压力传感器（图
中未示出）。按照质量比为1：0.1～0.5：20：0.15的比例将有机硅源、模板剂、水和高沸点醇
投入反应釜本体100内后，安装密封顶盖200，然后在反应釜本体100和密封顶盖200构成的
封闭结构内完成水热晶化过程。

[0052] 图4为实施例中外壳体的三维结构示意图。该水热反应釜还包括柱状的外壳体300，如图4中所示。外壳体300的外径大于反应釜本体100的外径，其顶部具有一圆形的安装
窗口310，安装窗口310的直径与反应釜本体100的外径一致；在外壳体300的内侧壁上沿圆
周方向均匀设置有至少拿三组L形构件320，比如图4中共示出了五组L形构件320；每组L形
构件320由两根L形构件320构成，整体沿外壳体300的高度方向布置，起于外壳体300的内底
壁的边缘附近；两根L形构件320相对布置，形成横截面呈类“门”字形的结构，且两根L形构
件320形成的豁口321朝向外壳体300的轴向中心；在外壳体300的内侧底壁至少设置有一组
环形直筒件330，比如图4中仅具有一组环形直筒件330；每组环形直筒件330由两根环形直
筒件330构成；两根环形直筒件330相对布置，与外壳体300的内侧底壁配合形成一横截面呈
U型的环形槽，且环形槽的几何中心与外壳体300的轴向中心重合。如果有两组及两组以上
环形直筒件330，则呈同心圆方式布置。在外壳体300的内侧底壁中央位置处开设有一个通
孔340，通孔340的直径与排料口110的直径一致；在外壳体300内侧壁上以及内侧底壁上海
还均匀分布设置有电热元件（图中未示出），电热元件工作后通过热辐射方式对反应釜本体
100的混合物进行进行加热；在外壳体300的外侧壁顶部设置有一从动齿轮350，从动齿轮
350与齿条120啮合，从而带动反应釜本体100的正转和反转。在由同组连根的L形构件320以
及外壳体300的内侧壁包围的区域内滚动铺设有至少一个第一支撑球400；第一支撑球400
同时与L形构件320相对的一侧以及外壳体300的内侧壁相切，且第一支撑球400的球冠部分
突出到豁口321外。在由同组的两根环形直筒件330以及外壳体300的内侧底壁包围的环形
槽内滚动铺设有至少一个第二支撑球500；第二支撑球500同时与环形直筒件330相对的一
侧以及外壳体300的内底壁相切，且第一支撑球400的球冠部分突出到环形槽的槽口外。

[0053] 图5为图1中A‑A向的剖视图。如图5中所示，反应釜本体100与外壳体300组装时，反应釜本体100的下部穿过安装窗口310伸入外壳体300内；反应釜本体100的外壁底壁与第二
支撑球500滚动接触，排料口110穿过通孔340延伸外壳体300的底壁外侧；反应釜本体100的
外侧壁下部与第一支撑球400滚动接触；反应釜本体100上齿条120所在的外侧壁上部位于
外壳体300外，且齿条120与从动齿轮350啮合。该水热反应釜包括控制器和电机（图中未示
出）。电机具备正转和反转功能，其输出端具有主动齿轮；主动齿轮与从动齿轮350啮合，从
而带动反应釜本体。控制器与电机、电热元件、电子温度传感器和电子压力传感器之间电性
连接。

[0054] 具体的，由控制器实施的具体控制过程为：步骤S1，按照质量比为1：0.1～0.5：20：0.15的比例将有机硅源、模板剂、水和高沸
点醇装入反应釜本体100内，然后安装密封顶盖200。电热元件启动工作，使得反应釜本体
100内的温度逐步升高至40～50℃，然后保温1～2h；同时在升温和保温过程中，电动借由主
动齿轮、从动齿轮350和齿条120带动反应釜本体100周期性正转和反转，反应釜本体100内
的混合物亦随着反应釜本体100同步周期性正转和反转；反应釜本体100正转和反转时的转
速为100～150rpm；反应釜本体100同一周期内正转和反转分别持续5～10min，同一周期内
正转和反转之间的停歇间隔时间为0～5s；反应釜本体100前一周期内反转和后一周期内正
转之间的停歇间隔时间为5～30min；此阶段反应釜本体100正转和反转的转速高，同一周期
和前后周期内正转和反转的停歇间隔时间短，反应釜本体内处于完全的动态情况，有利于
加强反应釜本体的混合物的紊乱程度，改善原料分散情况，同时避免晶粒快速生长；
步骤S2，通过辐射传热方式使得水热反应釜内的温度逐步升高至80～100℃，然后
保温12～24h；同时在升温和保温过程中，电动借由主动齿轮、从动齿轮350和齿条120带动
反应釜本体100周期性正转和反转，反应釜本体100内的混合物亦随着反应釜本体100同步
周期性正转和反转；反应釜本体100正转和反转时的转速为50～100rpm；反应釜本体100同
一周期内正转和反转分别持续3～5min，同一周期内正转和反转之间的停歇间隔时间为30
～60s；反应釜本体100前一周期内反转和后一周期内正转之间的停歇间隔时间为1～2h；相
较于前一阶段，此阶段反应釜本体100正转和反转的转速降低，同一周期和前后周期内正转
和反转的停歇间隔时间延长，属于动态和静态结合的情况，形成大小均一的晶粒；
步骤S3，通过辐射传热方式使得水热反应釜内的温度逐步升高至120～150℃，然
后保温12～72h；同时在升温和保温过程中，电动借由主动齿轮、从动齿轮350和齿条120带
动反应釜本体100周期性正转和反转，反应釜本体100内的混合物亦随着反应釜本体100同
步周期性正转和反转；反应釜本体100正转和反转时的转速为1～10rpm；反应釜本体100同
一周期内正转和反转分别持续1～2min，同一周期内正转和反转之间的停歇间隔时间为1～
5min；反应釜本体100前一周期内反转和后一周期内正转之间的停歇间隔时间为4～5h；相
较于前一阶段，此阶段反应釜本体100正转和反转的转速进一步降低，同一周期和前后周期
正转和反转的停歇间隔时间进一步延长，属于静态情况，晶粒逐渐生长变大，形成大小均一
沉淀物，析出。

[0055] 本实施例中通过L形构件、环形直筒件、第一支撑球、第二支撑球、电机、主动齿轮、从动齿轮和齿条配合实现反应釜本体稳定的旋转设置在外壳体内，在不借助传统的由电机
直接驱动机械搅拌结构的情况下，可以避免传统采用机械搅拌存在的漏气风险，维持精准
的水热反应釜内的温度和压力，同时使得反应釜本体内的混合物依据在水热反应过程中的
需求，周期性进行正转和反转，且各个周期转速不同，停歇间歇时间也有差异，水热反应前
期属于动态过程，晶粒小且均匀，后期为静态过程，晶粒逐渐增大，最终制得高比表面、大孔
径的硅基分子筛，对二氧化碳具备良好吸附效果。

[0056] 图6为反应釜本体的三维结构示意图。如图6中所示，反应釜内本体100的内侧壁上呈圆周方式均匀自其底壁边缘起设置有若干呈螺旋上升状的第一叶片130；在反应釜内本
体100的内底壁中心位置处上方设置有一第二叶片140，第二叶片140由一个类似三角形的
薄片或多个相互交叉的三角形的薄片构成。本实施例中，第一叶片和第二叶片在随着反应
釜本体同步、同速正转和反转过程中对反应釜本体的混合物提供力度不同的扰动，改变反
应釜本体内侧壁附近以及中心区域的混合物的流动，促进分散，调节沉淀物的尺寸。