CN103738969B - 介孔二氧化硅及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种介孔二氧化硅及其制备方法，是采用溶胶凝胶法，将模板剂加入至去离子水中，然后与氨水-水-乙醇溶液混合，加入正硅酸四乙酯，搅拌使其充分反应，通过陈化、干燥和马弗炉处理后得到介孔二氧化硅纳米球。该方法合成工艺简单，操作容易，成本低，制得的介孔二氧化硅纳米球呈单分散，形貌可控，比表面积高达1110.69 m2 /g。

Description

介孔二氧化硅及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种介孔材料的制备方法,尤其是涉及一种制备高比表面积的单分散介孔二氧化硅纳米球的方法。
背景技术
近年来，随着纳米材料与纳米技术的飞速发展，无机介孔材料的研究与制备越来越受到人们的重视，介孔材料是一种孔径介于微孔与大孔之间的具有巨大表面积和三维孔道结构的新型材料，它具有其它多孔材料所不具有的优异特性。特别是二氧化硅介孔材料由于其高比表面积、大孔容、形貌和尺寸、可控毒性低、生物相容性高等性能，在催化剂、生物工程、医药、保温材料、涂料等领域有着广泛的应用前景，已成为纳米材料的研究焦点。
当前，在制备不同形貌，内部结构与孔尺寸的二氧化硅纳米材料方面的研究已经取得了很大的进展，其中以模板法来制备二氧化硅纳米材料是最常用的一种方法。通过改变模板剂的种类、反应温度、通过调节pH值、助表面活性剂等因素来制备不同形貌、不同孔径的介孔二氧化硅材料。中国CN102583404A 报道了一种介孔二氧化硅的制备方法，操作简易，制备的二氧化硅粒子在纳米级范围，但二氧化硅纳米形貌不规整，粒径分布不均匀，单分散性不理想。中国专利CN102992329A以十二烷基苯磺酸钠(SDBS) 为表面活性剂，利用脲醛树脂聚合时的三维导向模板作用，合成了得到脲醛树脂-氧化硅复合微球，该复合微球经正硅酸乙酯醇溶液侵泡后，进行600℃焙烧得到介孔二氧化硅微球，但粒径偏大，在2.0~7.2μm之间，且比表面积只有500m2/g左右。中国专利CN102295291A采用巯基-乙烯基自由基加成反应得到有机硅氧烷改性的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物，然后将其与硅源在酸性或碱性条件下通过溶胶凝胶法得到一种介孔二氧化硅，该方法需要接枝改性制备介孔模板，合成工艺比较复杂，制备周期长。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种介孔二氧化硅及其制备方法。
一种介孔二氧化硅的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：
（1）称取模板剂加入去离子水中，搅拌30分钟，使其充分溶解形成白色溶液；将浓氨水加入去离子水和无水乙醇中，配置成氨水-水-乙醇的混合溶液；
（2）将上述两种溶液混合，搅拌30分钟后，缓慢加入正硅酸四乙酯，在常温下继续搅拌4小时，得到二氧化硅白色乳浊液；然后停止搅拌，将其陈化10小时，并于烘箱中烘干；
（3）将干燥后得到的二氧化硅粉末置于马弗炉中进行热处理，得到介孔二氧化硅粉末。
优选地，所述模板剂为十六烷基三甲基溴化铵、聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物（P123）、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基磺酸钠中的一种或其组合。
优选地，所述氨水-水-乙醇混合溶液的体积比为1：25：25。
优选地，所述正硅酸四乙酯：模板剂：氨水：去离子水：无水乙醇质量比为1:0.2～0.4：0.3～0.5:16～20：8～10。
优选地，所述的热处理温度为550℃，热处理时间为3小时。
一种根据上述任意一项所述方法制备得到的介孔二氧化硅。
本发明制备的介孔二氧化硅纳米球呈单分散，形貌可控，比表面积高达1110.69 m2 /g。合成工艺简单，成本低，条件温和， 所需设备简易，易于实现工业化生产。可以广泛应用于催化、吸附、分离、保温材料、涂料与生物医药等领域。
附图说明
图1为实施例1中介孔二氧化硅的扫描电子显微镜。
图2为实施例1中介孔二氧化硅的透射电子显微镜。
图3为实施例2中介孔二氧化硅的扫描电子显微镜。
图4为实施例2中介孔二氧化硅的透射电子显微镜。
图5为实施例3中介孔二氧化硅的扫描电子显微镜。
具体实施方式
实施例1：
（1）称取0.3g十六烷基溴化铵和0.2g聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物（P123），加入20mL去离子水，搅拌30分钟，使其充分溶解形成白色溶液；将0.85mL浓氨水加入至20mL去离子水和20mL无水乙醇中，配置成氨水-水-乙醇的混合溶液；
（2）将上述两种溶液混合，搅拌30分钟后，缓慢加入2.5mL正硅酸四乙酯，在常温下继续搅拌4小时，得到二氧化硅白色乳浊液；然后停止搅拌，将其陈化10小时，并于烘箱中烘干；
（3）将干燥后得到的二氧化硅粉末置于550℃马弗炉中热处理3小时，得到介孔二氧化硅纳米球粉末。
实施例2：
（1）称取0.55g十六烷基溴化铵，加入20mL去离子水，搅拌30分钟，使其充分溶解形成白色溶液；将0.85mL浓氨水加入至25mL去离子水和25mL无水乙醇中，配置成氨水-水-乙醇的混合溶液；
（2）将上述两种溶液混合，搅拌30分钟后，缓慢加入2.5mL正硅酸四乙酯，在常温下继续搅拌4小时，得到二氧化硅白色乳浊液；然后停止搅拌，将其陈化10小时，并于烘箱中烘干；
（3）将干燥后得到的二氧化硅粉末置于550℃马弗炉中热处理3小时，得到介孔二氧化硅纳米球粉末。
实施例3：
（1）称取0.8g十六烷基溴化铵，加入25mL去离子水，搅拌30分钟，使其充分溶解形成白色溶液；将1mL浓氨水加入至30mL去离子水和30mL无水乙醇中，配置成氨水-水-乙醇的混合溶液；
（2）将上述两种溶液混合，搅拌30分钟后，缓慢加入2.5mL正硅酸四乙酯，在常温下继续搅拌4小时，得到二氧化硅白色乳浊液；然后停止搅拌，将其陈化10小时，并于烘箱中烘干；
（3）将干燥后得到的二氧化硅粉末置于550℃马弗炉中热处理3小时，得到介孔二氧化硅纳米球粉末。
实施例4：
（1）称取0.25g十六烷基溴化铵和0.25g P123，加入20mL去离子水，搅拌30分钟，使其充分溶解形成白色溶液；将0.85mL浓氨水加入至25mL去离子水和25mL无水乙醇中，配置成氨水-水-乙醇的混合溶液；
（2）将上述两种溶液混合，搅拌30分钟后，缓慢加入3mL正硅酸四乙酯，在常温下继续搅拌4小时，得到二氧化硅白色乳浊液；然后停止搅拌，将其陈化10小时，并于烘箱中烘干；
（3）将干燥后得到的二氧化硅粉末置于550℃马弗炉中热处理3小时，得到介孔二氧化硅纳米球粉末。
实施例5：
（1）称取0.65g十六烷基溴化铵，加入20mL去离子水，搅拌30分钟，使其充分溶解形成白色溶液；将0.85mL浓氨水加入至25mL去离子水和25mL无水乙醇中，配置成氨水-水-乙醇的混合溶液；
（2）将上述两种溶液混合，搅拌30分钟后，缓慢加入2.5mL正硅酸四乙酯，在常温下继续搅拌4小时，得到二氧化硅白色乳浊液；然后停止搅拌，将其陈化10小时，并于烘箱中烘干；
（3）将干燥后得到的二氧化硅粉末置于550℃马弗炉中热处理3小时，得到介孔二氧化硅纳米球粉末。

Claims (2)

1.一种介孔二氧化硅的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：
（1）称取模板剂加入去离子水中，搅拌30分钟，使其充分溶解形成白色溶液；将浓氨水加入去离子水和无水乙醇中，配置成氨水-水-乙醇的混合溶液；
（2）将上述两种溶液混合，搅拌30分钟后，缓慢加入正硅酸四乙酯，在常温下继续搅拌4小时，得到二氧化硅白色乳浊液；然后停止搅拌，将其陈化10小时，并于烘箱中烘干；
（3）将干燥后得到的二氧化硅粉末置于马弗炉中进行热处理，得到介孔二氧化硅粉末；
所述模板剂为十六烷基三甲基溴化铵、聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物（P123）、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基磺酸钠中的一种或其组合；
所述氨水-水-乙醇混合溶液的体积比为1：25：25；
所述正硅酸四乙酯：模板剂：氨水：去离子水：无水乙醇质量比为1:0.2～0.4：0.3～0.5:16～20：8～10；
所述的热处理温度为550℃，热处理时间为3小时。
2.一种根据权利要求1所述方法制备得到的介孔二氧化硅。
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