介孔二氧化硅及其制備方法
【專利摘要】本發明提供了一種介孔二氧化硅及其制備方法，是采用溶膠凝膠法，將模板劑加入至去離子水中，然后與氨水-水-乙醇溶液混合，加入正硅酸四乙酯，攪拌使其充分反應，通過陳化、干燥和馬弗爐處理后得到介孔二氧化硅納米球。該方法合成工藝簡單，操作容易，成本低，制得的介孔二氧化硅納米球呈單分散，形貌可控，比表面積高達1110.69m2/g。
【專利說明】介孔二氧化硅及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種介孔材料的制備方法，尤其是涉及一種制備高比表面積的單分散介孔二氧化硅納米球的方法。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著納米材料與納米技術的飛速發展，無機介孔材料的研究與制備越來越受到人們的重視，介孔材料是一種孔徑介于微孔與大孔之間的具有巨大表面積和三維孔道結構的新型材料，它具有其它多孔材料所不具有的優異特性。特別是二氧化硅介孔材料由于其高比表面積、大孔容、形貌和尺寸、可控毒性低、生物相容性高等性能，在催化劑、生物工程、醫藥、保溫材料、 涂料等領域有著廣泛的應用前景，已成為納米材料的研究焦點。
[0003]當前，在制備不同形貌，內部結構與孔尺寸的二氧化硅納米材料方面的研究已經取得了很大的進展，其中以模板法來制備二氧化硅納米材料是最常用的一種方法。通過改變模板劑的種類、反應溫度、通過調節PH值、助表面活性劑等因素來制備不同形貌、不同孔徑的介孔二氧化硅材料。中國CN102583404A報道了一種介孔二氧化硅的制備方法，操作簡易，制備的二氧化硅粒子在納米級范圍，但二氧化硅納米形貌不規整，粒徑分布不均勻，單分散性不理想。中國專利CN102992329A以十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)為表面活性劑，利用脲醛樹脂聚合時的三維導向模板作用，合成了得到脲醛樹脂-氧化硅復合微球，該復合微球經正硅酸乙酯醇溶液侵泡后，進行600°C焙燒得到介孔二氧化硅微球，但粒徑偏大，在
2.0~7.2μπι之間，且比表面積只有500m2/g左右。中國專利CN102295291A采用巰基-乙烯基自由基加成反應得到有機硅氧烷改性的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物，然后將其與硅源在酸性或堿性條件下通過溶膠凝膠法得到一種介孔二氧化硅，該方法需要接枝改性制備介孔模板，合成工藝比較復雜，制備周期長。
【發明內容】
[0004]為了克服現有技術的不足，本發明提供一種介孔二氧化硅及其制備方法。
[0005]一種介孔二氧化硅的制備方法，其特征在于，制備步驟如下:
(1)稱取模板劑加入去離子水中，攪拌30分鐘,使其充分溶解形成白色溶液；將濃氨水加入去離子水和無水乙醇中，配置成氨水-水-乙醇的混合溶液；
(2)將上述兩種溶液混合，攪拌30分鐘后，緩慢加入正硅酸四乙酯，在常溫下繼續攪拌4小時，得到二氧化硅白色乳濁液；然后停止攪拌，將其陳化10小時，并于烘箱中烘干；
(3)將干燥后得到的二氧化硅粉末置于馬弗爐中進行熱處理，得到介孔二氧化硅粉末。
[0006]優選地，所述模板劑為十六烷基三甲基溴化銨、聚環氧乙烷-聚環氧丙烷-聚環氧乙烷三嵌段共聚物(P123)、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基磺酸鈉中的一種或其組合。
[0007]優選地，所述氨水-水-乙醇混合溶液的體積比為1:25:25。
[0008]優選地，所述正硅酸四乙酯:模板劑:氨水:去離子水:無水乙醇質量比為1:0.2 ~0.4:0.3 ~0.5:16 ~20:8 ~10。[0009]優選地，所述的熱處理溫度為550°C，熱處理時間為3小時。
[0010]一種根據上述任意一項所述方法制備得到的介孔二氧化硅。
[0011]本發明制備的介孔二氧化硅納米球呈單分散，形貌可控，比表面積高達1110.69 m2/go合成工藝簡單，成本低，條件溫和，所需設備簡易，易于實現工業化生產。可以廣泛應 用于催化、吸附、分離、保溫材料、 涂料與生物醫藥等領域。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為實施例1中介孔二氧化硅的掃描電子顯微鏡。
[0013]圖2為實施例1中介孔二氧化硅的透射電子顯微鏡。
[0014]圖3為實施例2中介孔二氧化硅的掃描電子顯微鏡。
[0015]圖4為實施例2中介孔二氧化硅的透射電子顯微鏡。
[0016]圖5為實施例3中介孔二氧化硅的掃描電子顯微鏡。
【具體實施方式】
[0017]實施例1:
(1)稱取0.3g十六烷基溴化銨和0.2g聚環氧乙烷-聚環氧丙烷-聚環氧乙烷三嵌段共聚物(P123)，加入20mL去離子水，攪拌30分鐘，使其充分溶解形成白色溶液；將0.85mL濃氨水加入至20mL去離子水和20mL無水乙醇中，配置成氨水-水-乙醇的混合溶液；
(2)將上述兩種溶液混合，攪拌30分鐘后，緩慢加入2.5mL正硅酸四乙酯，在常溫下繼續攪拌4小時，得到二氧化硅白色乳濁液；然后停止攪拌，將其陳化10小時，并于烘箱中烘干;
(3)將干燥后得到的二氧化硅粉末置于550°C馬弗爐中熱處理3小時，得到介孔二氧化硅納米球粉末。
[0018]實施例2:
(1)稱取0.55g十六烷基溴化銨，加入20mL去離子水，攪拌30分鐘，使其充分溶解形成白色溶液；將0.85mL濃氨水加入至25mL去離子水和25mL無水乙醇中，配置成氨水-水-乙醇的混合溶液；
(2)將上述兩種溶液混合，攪拌30分鐘后，緩慢加入2.5mL正硅酸四乙酯，在常溫下繼續攪拌4小時，得到二氧化硅白色乳濁液；然后停止攪拌，將其陳化10小時，并于烘箱中烘干;
(3)將干燥后得到的二氧化硅粉末置于550°C馬弗爐中熱處理3小時，得到介孔二氧化硅納米球粉末。
[0019]實施例3:
(1)稱取0.8g十六烷基溴化銨，加入25mL去離子水，攪拌30分鐘，使其充分溶解形成白色溶液；將ImL濃氨水加入至30mL去離子水和30mL無水乙醇中，配置成氨水-水-乙醇的混合溶液；
(2)將上述兩種溶液混合，攪拌30分鐘后，緩慢加入2.5mL正硅酸四乙酯，在常溫下繼續攪拌4小時，得到二氧化硅白色乳濁液；然后停止攪拌，將其陳化10小時，并于烘箱中烘干；(3)將干燥后得到的二氧化硅粉末置于550°C馬弗爐中熱處理3小時，得到介孔二氧化硅納米球粉末。
[0020]實施例4:
(1)稱取0.25g十六烷基溴化銨和0.25g P123，加入20mL去離子水，攪拌30分鐘，使其充分溶解形成白色溶液；將0.85mL濃氨水加入至25mL去離子水和25mL無水乙醇中，配置成氨水-水-乙醇的混合溶液；
(2)將上述兩種溶液混合，攪拌30分鐘后，緩慢加入3mL正硅酸四乙酯，在常溫下繼續攪拌4小時，得到二氧化硅白色乳濁液； 然后停止攪拌，將其陳化10小時，并于烘箱中烘干;
(3)將干燥后得到的二氧化硅粉末置于550°C馬弗爐中熱處理3小時，得到介孔二氧化硅納米球粉末。
[0021]實施例5:
(1)稱取0.65g十六烷基溴化銨，加入20mL去離子水，攪拌30分鐘，使其充分溶解形成白色溶液；將0.85mL濃氨水加入至25mL去離子水和25mL無水乙醇中，配置成氨水-水-乙醇的混合溶液；
(2)將上述兩種溶液混合，攪拌30分鐘后，緩慢加入2.5mL正硅酸四乙酯，在常溫下繼續攪拌4小時，得到二氧化硅白色乳濁液；然后停止攪拌，將其陳化10小時，并于烘箱中烘干;
(3)將干燥后得到的二氧化硅粉末置于550°C馬弗爐中熱處理3小時，得到介孔二氧化硅納米球粉末。
【權利要求】
1.一種介孔二氧化硅的制備方法，其特征在于，制備步驟如下: (1)稱取模板劑加入去離子水中，攪拌30分鐘,使其充分溶解形成白色溶液；將濃氨水加入去離子水和無水乙醇中，配置成氨水-水-乙醇的混合溶液； (2)將上述兩種溶液混合，攪拌30分鐘后，緩慢加入正硅酸四乙酯，在常溫下繼續攪拌4小時，得到二氧化硅白色乳濁液；然后停止攪拌，將其陳化10小時，并于烘箱中烘干； (3)將干燥后得到的二氧化硅粉末置于馬弗爐中進行熱處理，得到介孔二氧化硅粉末。
2.根據權利要求1所述介孔二氧化硅的制備方法，其特征在于，所述模板劑為十六烷基三甲基溴化銨、聚環氧乙烷-聚環氧丙烷-聚環氧乙烷三嵌段共聚物(P123)、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基磺酸鈉中的一種或其組合。
3.根據權利要求1所述介孔二氧化硅的制備方法，其特征在于，所述氨水-水-乙醇混合溶液的體積比為1:25:25。
4.根據權利要求1所述介孔二氧化硅的制備方法，其特征在于，所述正硅酸四乙酯:模板劑:氨水:去離子水:無水乙醇質量比為1:0.2~0.4:0.3~0.5:16~20:8~10。
5.根據權利要求1所述介孔二氧化硅的制備方法，其特征在于，所述的熱處理溫度為550°C，熱處理時間為3小時。
6.一種根據權利要求 1-5任意一項所述方法制備得到的介孔二氧化硅。
【文檔編號】B82Y30/00GK103738969SQ201310725246
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月25日 優先權日:2013年12月25日
【發明者】曾琦琪, 趙斌, 劉光武, 何丹農 申請人:上海納米技術及應用國家工程研究中心有限公司