CN104609431A - 一种50纳米以下SiO2纳米粒子的合成方法及其粒径控制合成方法 - Google Patents
一种50纳米以下SiO2纳米粒子的合成方法及其粒径控制合成方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104609431A CN104609431A CN201510026552.4A CN201510026552A CN104609431A CN 104609431 A CN104609431 A CN 104609431A CN 201510026552 A CN201510026552 A CN 201510026552A CN 104609431 A CN104609431 A CN 104609431A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- methionin
- teos
- straight
- synthetic method
- chain paraffin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
本发明涉及纳米技术领域，具体涉及一种50纳米以下SiO2纳米粒子的合成方法及其粒径控制合成方法。两种方法均包括如下步骤：将赖氨酸溶解于超纯水中；向混合液中加入直链烷烃，在搅拌条件下加热至60～80℃，再加入TEOS，维持同等温度和搅拌速率反应8～20h，制得50纳米以下SiO2纳米粒子分散液。本发明所提供的合成操作简便易行，使用水作为反应溶剂绿色环保，所制备的SiO2纳米粒子粒径均一且可调控。
Description
技术领域
本发明涉及纳米技术领域，具体涉及一种50纳米以下SiO2纳米粒子的合成方法及其粒径控制合成方法。
背景技术。
SiO2胶体粒子应用十分广泛，涉及诸如催化、色谱、光学、电子、陶瓷、纸浆造纸、冶金、人造橡胶、食品等各个领域。人工合成SiO2粒子最早的方法由于1968年发表，其采用氨水作催化剂，在醇作助溶剂下水解TEOS(正硅酸乙酯)来制备SiO2粒子。通过改变反应物类型与配比，能合成尺寸范围在50～2000nm的SiO2粒子。常规的法所合成的100nm以下的SiO2粒子尺寸多分散指数较大，虽然研究人员在其基础上对方法进行了改进但是未能获得实质性进展。随着纳米科技的发展，如今对于100nm乃至50nm以下的SiO2纳米粒子需求与日俱增。
CN102951648A公布了一种纳米二氧化硅的制备方法，以丙氨酸为结构导向剂，正硅酸乙酯水解缩合制得二氧化硅晶种悬浮液，制备低浓度的晶种悬浮液，加入十二烷基硫酸钠和硅酸钠，缓慢滴加硫酸溶液调节体系pH值，使硅酸盐水解缩合生成的二氧化硅在二氧化硅晶种外表面生长从而得到二氧化硅球。本发明可以通过调节表面活性剂浓度、老化温度及焙烧温度，制备具有不同比表面积和孔结构的纳米二氧化硅，其比表面积为193～305m3/g、孔容为1.25～1.68cm3/g、孔径为17～34nm。
中国专利CN101125655A涉及一种纳米二氧化硅的制备方法。采用正硅酸酯类化合物为原料，选用一元醇或二元醇作为共溶剂，加入去离子水混合后，不使用任何酸碱催化剂，在较高的反应温度下，快速发生溶胶－凝胶化，将凝胶烘干，高温处理，即得到大量白色的粒径在30～100nm的球状二氧化硅粉体。本发明方法工艺简单，大大缩短了反应时间；产品纯度高，形状规则，无硬团聚，反应过程中没有使用任何酸碱催化剂，防止了杂质离子的引入，但粒子的粒径分布较宽。
专利CN1865137A公开了一种纳米二氧化硅颗粒的制备方法。该方法是将碱金属硅酸盐加入到烃类组分、表面活性剂和助表面活性剂的混合物中，形成油包高浓度碱金属硅酸盐的纳米超增溶胶团体系，使所产生的纳米二氧化硅限制在纳米胶团内进行沉淀反应，然后经过洗涤、烘干，即得纳米二氧化硅。该方法利用油包高浓度含硅化合物的高内相分散体系可原位合成纳米粒子的性质，制得二氧化硅颗粒的粒径在1～100nm，粒径分布范围窄呈单分散状态。该制备方法中表面活性剂和烃类组分用量少，成本低，但表面活性剂的引入会影响产物粒子的后续应用。
如何合成100nm以下尺寸均一SiO2粒子这一技术瓶颈在2006年被突破，由Yokoi等人发表的论文[T.Yokoi，Y.Sakamoto，O.Terasaki，Y.Kubota，T.Okubo，T.Tatsumi，J.Am.Chem.Soc.，2006，128，13664.]中，采用赖氨酸作为碱性催化剂，水作为溶剂与反应物合成了尺寸为12nm、粒径均一的SiO2纳米粒子。但是对于如何在采用赖氨酸作为碱性催化剂时合成粒径更大且粒径均一度极高的SiO2纳米粒子仍然没有报道。
发明内容
本发明目的在于解决以碱性氨基酸作为碱性催化剂时SiO2纳米粒子粒径调控合成这一难题，提供了一种50纳米以下SiO2纳米粒子的合成方法及其粒径控制合成方法。
一种50纳米以下SiO2纳米粒子的合成方法，包括以下步骤：
1)将赖氨酸溶解于超纯水中；
2)向步骤1)得到的混合液中加入直链烷烃，在搅拌条件下加热至60～80℃，再加入TEOS，维持同等温度和搅拌速率反应8～20h，制得50纳米以下SiO2纳米粒子分散液。
优选的，按摩尔比，赖氨酸：水：直链烷烃：TEOS为0.5～1:7720:65～100:50～150。
优选的，所述步骤1)中的赖氨酸为纯的左旋赖氨酸或者纯的右旋赖氨酸。
优选的，所述步骤2)中的直链烷烃的碳数为4～10。更优选的，直链烷烃为正辛烷。
优选的，所述步骤2)中的搅拌速率为1000～1200rpm/min。
本发明还提供了一种50纳米以下SiO2纳米粒子的粒径控制合成方法，包括以下步骤：
1)将一定量的赖氨酸溶解于固定量的超纯水中，再加入固定量的直链烷烃，在搅拌条件下加热至60～80℃，再加入一定量的TEOS，维持同等温度和搅拌速率反应8～20h，其中，赖氨酸与TEOS的摩尔比为0.5～1.5:50～100；
2)向经之前的步骤得到的混合溶液中再溶解一定量的赖氨酸，在搅拌条件下加热至60～80℃，再加入一定量的TEOS，维持同等温度和搅拌速率反应8～20h，其中，赖氨酸与TEOS的摩尔比为0.5～1.5:50～100；
3)重复步骤2)n次，得到经粒径控制合成的50纳米以下SiO2纳米粒子分散液，其中，n≥1。
优选的，在步骤2)经过n次重复后，按摩尔比，总的赖氨酸：所述固定量的超纯水：所述固定量的直链烷烃：总的TEOS为0.5～1:7720:65～100:50～150。
优选的，所述步骤2)中的赖氨酸为纯的左旋赖氨酸或者为纯的右旋赖氨酸。
优选的，所述直链烷烃的碳数为4～10。更优选的，直链烷烃为正辛烷。
优选的，所述步骤2)中的搅拌速率为1000～1200rpm/min。
本发明的优点在于：本发明所提供的合成操作简便易行，使用水作为反应溶剂绿色环保，所制备的SiO2纳米粒子粒径均一且可调控。
发明内容
图1为实施例1所制得的100纳米以下SiO2纳米粒子的扫描电镜图像。
图2为实施例2所制得的100纳米以下SiO2纳米粒子的扫描电镜图像。
图3为实施例5所制得的100纳米以下SiO2纳米粒子的扫描电镜图像。
图4为实施例6所制得的100纳米以下SiO2纳米粒子的扫描电镜图像。
图5为实施例7所制得的100纳米以下SiO2纳米粒子的扫描电镜图像。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
一种50纳米以下SiO2纳米粒子粒径控制合成的方法，赖氨酸：水：直链烷烃：TEOS按摩尔比为1:7720:65:50，按以下步骤进行：
一、将左旋赖氨酸溶解于水中形成第一混合液；
二、将第一混合液转移至反应瓶中，再加入直链烷烃使其浮于溶液表面，
利用外包聚四氟乙烯的磁子搅拌(转速调至1000rpm)瓶内液体，在水浴锅内加热至温度恒定为80℃，最后加入TEOS反应20h制得19纳米SiO2纳米粒子。
实施例2
本实施例与实施例1不同的是试剂比例为赖氨酸：水：直链烷烃：TEOS按摩尔比为0.5:7720:65:50，其他与具体实施方式一相同，制得22.5纳米SiO2纳米粒子。
实施例3
本实施例与实施例1不同的是步骤二中反应温度为70℃，其他与具体实施方式一相同制得16纳米SiO2纳米粒子。
实施例4
本实施例与实施例1不同的是步骤二中反应温度为60℃，其他与具体实施方式一相同，制得12纳米SiO2纳米粒子。
实施例5
一种50纳米以下SiO2纳米粒子粒径控制合成的方法，总试剂比例为赖氨酸：水：直链烷烃：TEOS按摩尔比为1.5:7720:65:100，按以下步骤进行：
一、称取左旋赖氨酸溶解于水中形成第一混合液；
二、将第一混合液转移至反应瓶中，再加入直链烷烃使其浮于溶液表面，
利用外包聚四氟乙烯的磁子搅拌(转速调至1000rpm)瓶内液体，在水浴锅内加热至温度恒定为80℃，最后加入TEOS反应20h制得第一SiO2纳米粒子分散液；
(第一二两步的试剂比例为:赖氨酸：水：直链烷烃：TEOS按摩尔比为0.5:7720:65:50)
三、向第一SiO2纳米粒子分散液中加入左旋赖氨酸和TEOS保持与步骤二相同的搅拌速率和反应温度反应20h，制得35纳米SiO2纳米粒子。(第三步试剂比例为:赖氨酸：TEOS为1：50)。
实施例6
本实施例与实施例5不同的是赖氨酸：水：直链烷烃：TEOS按摩尔比为2:7720:65:150，其他与具体实施方式五同，制得40纳米SiO2纳米粒子。
实施例7
一种50纳米以下SiO2纳米粒子粒径控制合成的方法，总试剂比例为赖氨酸：水：直链烷烃：TEOS按摩尔比为3:7720:65:300，按以下步骤进行：
一、称取左旋赖氨酸溶解于水中形成第一混合液；
二、将第一混合液转移至反应瓶中，再加入直链烷烃使其浮于溶液表面，
利用外包聚四氟乙烯的磁子搅拌(转速调至1000rpm)瓶内液体，在水浴锅内加热至温度恒定为80℃，最后加入TEOS反应20h制得第一SiO2纳米粒子分散液；
(第一二两步的试剂比例为:赖氨酸：水：直链烷烃：TEOS按摩尔比为0.5:7720:65:50)。
三、向第一SiO2纳米粒子分散液中加入左旋赖氨酸和TEOS保持与步骤二相同的搅拌速率和反应温度反应20h，试剂比例为赖氨酸：TEOS为1：100；继续加入左旋赖氨酸和TEOS保持与步骤二相同的搅拌速率和反应温度反应20h，试剂比例为赖氨酸：TEOS为0.5：50；继续加入左旋赖氨酸和TEOS反应20h，试剂比例为赖氨酸：TEOS为1：100制得50纳米SiO2纳米粒子。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种50纳米以下SiO2纳米粒子的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将赖氨酸溶解于超纯水中；
2)向步骤1)得到的混合液中加入直链烷烃，在搅拌条件下加热至60～80℃，再加入TEOS，维持同等温度和搅拌速率反应8～20h，制得50纳米以下SiO2纳米粒子分散液。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：按摩尔比，赖氨酸：水：直链烷烃：TEOS为0.5～1:7720:65～100:50～150。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中的赖氨酸为纯的左旋赖氨酸或者纯的右旋赖氨酸。
4.根据权利要求1至3任一所述的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中的直链烷烃的碳数为4～10。
5.根据权利要求1至3任一所述的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中的搅拌速率为1000～1200rpm/min。
6.一种50纳米以下SiO2纳米粒子的粒径控制合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将一定量的赖氨酸溶解于固定量的超纯水中，再加入固定量的直链烷烃，在搅拌条件下加热至60～80℃，再加入一定量的TEOS，维持同等温度和搅拌速率反应8～20h，其中，赖氨酸与TEOS的摩尔比为0.5～1.5:50～100；
2)向经之前的步骤得到的混合溶液中再溶解一定量的赖氨酸，在搅拌条件下加热至60～80℃，再加入一定量的TEOS，维持同等温度和搅拌速率反应8～20h，其中，赖氨酸与TEOS的摩尔比为0.5～1.5:50～100；
3)重复步骤2)n次，得到经粒径控制合成的50纳米以下SiO2纳米粒子分散液，其中，n≥1。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：在步骤2)经过n次重复后，按摩尔比，总的赖氨酸：所述固定量的超纯水：所述固定量的直链烷烃：总的TEOS为0.5～1:7720:65～100:50～150。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中的赖氨酸为纯的左旋赖氨酸或者为纯的右旋赖氨酸。
9.根据权利要求6至8任一所述的制备方法，其特征在于：所述直链烷烃的碳数为4～10。
10.根据权利要求6至8任一所述的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中的搅拌速率为1000～1200rpm/min。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510026552.4A CN104609431A (zh) | 2015-01-19 | 2015-01-19 | 一种50纳米以下SiO2纳米粒子的合成方法及其粒径控制合成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510026552.4A CN104609431A (zh) | 2015-01-19 | 2015-01-19 | 一种50纳米以下SiO2纳米粒子的合成方法及其粒径控制合成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104609431A true CN104609431A (zh) | 2015-05-13 |
Family
ID=53144132
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510026552.4A Pending CN104609431A (zh) | 2015-01-19 | 2015-01-19 | 一种50纳米以下SiO2纳米粒子的合成方法及其粒径控制合成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104609431A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107416849A (zh) * | 2017-09-06 | 2017-12-01 | 青岛科技大学 | 一种制备单分散纳米二氧化硅粒子的方法 |
| CN111943216A (zh) * | 2020-07-23 | 2020-11-17 | 江苏大学 | 一种电场强化分散的纳米SiO2颗粒制备方法 |
| CN112209389A (zh) * | 2020-09-11 | 2021-01-12 | 江苏大学 | 一种超细纳米二氧化硅球的制备方法 |
| CN112850716A (zh) * | 2021-02-04 | 2021-05-28 | 昆明理工大学 | 一种镁热还原制备纳米级多孔晶体Si的方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101137579A (zh) * | 2005-03-10 | 2008-03-05 | 独立行政法人科学技术振兴机构 | 规则排列的纳米粒子状二氧化硅及其制备方法 |
| CN103930368A (zh) * | 2011-07-21 | 2014-07-16 | 首尔大学校产学协力团 | 用于均匀尺寸的二氧化硅纳米粒子的批量生产方法 |
-
2015
- 2015-01-19 CN CN201510026552.4A patent/CN104609431A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101137579A (zh) * | 2005-03-10 | 2008-03-05 | 独立行政法人科学技术振兴机构 | 规则排列的纳米粒子状二氧化硅及其制备方法 |
| CN103930368A (zh) * | 2011-07-21 | 2014-07-16 | 首尔大学校产学协力团 | 用于均匀尺寸的二氧化硅纳米粒子的批量生产方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| RYOTA WATANABE ET AL.: "Extension of size of monodisperse silica nanospheres and their well-ordered assembly", 《JOURNAL OF COLLOID AND INTERFACE SCIENCE》 * |
| TOSHIYUKI YOKOI ET AL.: "Periodic Arrangement of Silica Nanospheres Assisted by Amino Acids", 《JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY》 * |
| 胡兵等: "SiO2纳米粒子尺寸可控合成与有序组装", 《中国化学会第十四届胶体与界面化学会议论文摘要集-第4分会：胶体分散与多组分体系》 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107416849A (zh) * | 2017-09-06 | 2017-12-01 | 青岛科技大学 | 一种制备单分散纳米二氧化硅粒子的方法 |
| CN111943216A (zh) * | 2020-07-23 | 2020-11-17 | 江苏大学 | 一种电场强化分散的纳米SiO2颗粒制备方法 |
| CN112209389A (zh) * | 2020-09-11 | 2021-01-12 | 江苏大学 | 一种超细纳米二氧化硅球的制备方法 |
| CN112850716A (zh) * | 2021-02-04 | 2021-05-28 | 昆明理工大学 | 一种镁热还原制备纳米级多孔晶体Si的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Watanabe et al. | Extension of size of monodisperse silica nanospheres and their well-ordered assembly | |
| EP2181069B1 (en) | A method for synthesising porous silica microparticles | |
| CN108117083B (zh) | 一种连续可控制备纳米二氧化硅球形颗粒的方法 | |
| Misran et al. | Nonsurfactant route of fatty alcohols decomposition for templating of mesoporous silica | |
| CN103641122B (zh) | 一种多级介孔二氧化硅纳米颗粒的制备方法 | |
| CN106745007B (zh) | 一种多级孔介孔有机硅球及其制备方法 | |
| KR20090022664A (ko) | 폴리실리케이트 미립자 물질의 제조 및 이용 | |
| CN104609431A (zh) | 一种50纳米以下SiO2纳米粒子的合成方法及其粒径控制合成方法 | |
| CN105347401B (zh) | 一种可控制备单分散介孔二硫化钼纳米球的方法 | |
| CN105110343B (zh) | 一种快速制备单分散有序介孔氧化硅空心球的方法 | |
| CN101857675B (zh) | 一种高纯球形全孔硅胶粒子的制备方法 | |
| Song et al. | Direct preparation of silica hollow spheres in a water in oil emulsion system: The effect of pH and viscosity | |
| CN103613101A (zh) | 一种具有树枝状孔道结构介孔二氧化硅形纳米球的制备方法 | |
| Sun et al. | General microemulsion synthesis of organic–inorganic hybrid hollow mesoporous silica spheres with enlarged pore size | |
| CN108602681A (zh) | 二氧化硅气凝胶的制备方法以及由其制备的二氧化硅气凝胶 | |
| CN102951648B (zh) | 一种纳米二氧化硅的制备方法 | |
| CN105253890A (zh) | 一种一步法合成单分散SiO2微米粒子的方法 | |
| CN114956101A (zh) | 一种高分散微米尺寸二氧化硅微球及其制备方法 | |
| Howard et al. | Spray synthesis of monodisperse sub-micron spherical silica particles | |
| CN103833040A (zh) | 空心介孔氧化硅球和空心介孔有机硅球的制备方法 | |
| Han et al. | Synthesis of mesoporous silica microspheres by a spray-assisted carbonation microreaction method | |
| CN102659124A (zh) | 一种溶胶-微乳-水热体系制备纳米硅微粉的方法 | |
| CN107188186A (zh) | 一种合成高度有序超微孔二氧化硅的方法 | |
| Wang et al. | Modifying the Stöber Process: Is the Organic Solvent Indispensable? | |
| CN105236427B (zh) | 一种纳米尺度有序介孔二氧化硅球及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150513 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |