CN109455730B - 一种球形二氧化硅纳米颗粒的制备方法 - Google Patents
一种球形二氧化硅纳米颗粒的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109455730B CN109455730B CN201811493511.6A CN201811493511A CN109455730B CN 109455730 B CN109455730 B CN 109455730B CN 201811493511 A CN201811493511 A CN 201811493511A CN 109455730 B CN109455730 B CN 109455730B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- flow rate
- microporous membrane
- sulfuric acid
- acid solution
- silicon dioxide
- 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.)
- Active
Links
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 115
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 title claims abstract description 56
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 title claims abstract description 45
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 title claims abstract description 33
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 84
- 239000012982 microporous membrane Substances 0.000 claims abstract description 37
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 35
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 28
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 27
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims abstract description 23
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 claims abstract description 21
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims abstract description 21
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 10
- 238000001694 spray drying Methods 0.000 claims description 7
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 2
- 239000011343 solid material Substances 0.000 claims description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 14
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 67
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 17
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 12
- 239000000047 product Substances 0.000 description 11
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 10
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 5
- 239000012043 crude product Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 3
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 3
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 2
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 2
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 2
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 2
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 S)iCl4 Chemical class 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 229910021486 amorphous silicon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- JLUFWMXJHAVVNN-UHFFFAOYSA-N methyltrichlorosilane Chemical compound C[Si](Cl)(Cl)Cl JLUFWMXJHAVVNN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000593 microemulsion method Methods 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
- C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
- C01B33/18—Preparation of finely divided silica neither in sol nor in gel form; After-treatment thereof
- C01B33/187—Preparation of finely divided silica neither in sol nor in gel form; After-treatment thereof by acidic treatment of silicates
- C01B33/193—Preparation of finely divided silica neither in sol nor in gel form; After-treatment thereof by acidic treatment of silicates of aqueous solutions of silicates
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
- C01P2004/04—Particle morphology depicted by an image obtained by TEM, STEM, STM or AFM
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/30—Particle morphology extending in three dimensions
- C01P2004/32—Spheres
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/60—Particles characterised by their size
- C01P2004/64—Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/12—Surface area
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/14—Pore volume
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/16—Pore diameter
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/16—Pore diameter
- C01P2006/17—Pore diameter distribution
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
本发明提供了一种球形二氧化硅纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：将氮气通过微孔膜垂直分散至流动的硅酸钠溶液中，得到前驱体溶液；将硫酸溶液通过微孔膜垂直分散于流动的所述前驱体溶液中，发生沉淀反应，老化，得到球形二氧化硅纳米颗粒；所述硫酸溶液通过微孔膜的起始流量为5～30mL/min，每1～2min，所述硫酸溶液通过微孔膜的流量增大一次，每次增大幅度为0.1～10mL/min，最终流量为12～40mL/min。根据实施例的记载，本发明所述制备方法制备得到的二氧化硅纳米颗粒的粒径为20～80nm，球形度好。
Description
技术领域
本发明涉及纳米材料制备技术领域，尤其涉及一种球形二氧化硅纳米颗粒的制备方法。
背景技术
球形二氧化硅纳米颗粒是一种白色的无定型二氧化硅粉末，具有粒径小、分散性好、比表面积大、导热系数低、化学性能稳定、耐腐蚀等诸多优越性能，因此可以广泛应用于涂料、造纸、化妆品、医药等领域。
目前常用的制备纳米级球形二氧化硅的方法主要有以下几种：①气相法：含硅卤化物(如SiCl4、CH3SiCl3)在高温下(1200～1600℃)经气相水解得到纳米二氧化硅。利用上述制备方法得到的二氧化硅具有纯度高、表面羟基含量低、分散性好、粒径小、粒子球形度好等优点，但高温高压的条件导致设备成本增加，而且反应步骤复杂，原材料纯度要求高。②溶胶-凝胶法：利用硅酸脂水解、缩聚、凝胶化制备二氧化硅微球，其溶剂主要为各种醇类。其优点为制备条件温和，得到的二氧化硅微球比表面积大、纯度高、球形度好、颗粒较均一；其缺点为有机溶剂会造成环境污染，凝胶时间较长。③微乳液法：利用两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下形成均匀的乳液，使成核、生长、团聚等过程局限在液滴内，固相从乳液中析出，形成球形颗粒。因为二氧化硅沉淀被限制在液滴内，所以能够实现粒径可控，但同时也增加了产物分离的难度，成本较高。
由上可知，上述制备方法均不能在较低的成本下制备得到球形度较好、粒度均匀的二氧化硅。
发明内容
本发明的目的在于提供一种成本低、球形度好且粒度均匀的二氧化硅纳米颗粒的制备方法。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种球形二氧化硅纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：
将氮气通过微孔膜垂直分散至流动的硅酸钠溶液中，得到前驱体溶液；
将硫酸溶液通过微孔膜垂直分散于流动的所述前驱体溶液中，发生沉淀反应，老化，得到球形二氧化硅纳米颗粒；
所述硫酸溶液通过微孔膜的起始流量为5～30mL/min，每1～2min，所述硫酸溶液通过微孔膜的流量增大一次，每次增大幅度为0.1～10mL/min，最终流量为12～40mL/min。
优选的，所述前驱体溶液中硅酸钠的浓度为0.5～1.5mol/L。
优选的，所述前驱体溶液的流量为10～30mL/min。
优选的，所述硫酸溶液的浓度为0.5～2mol/L。
优选的，所述氮气通过微孔膜的流量为50～5000mL/min。
优选的，所述沉淀反应的温度为20～120℃。
优选的，所述沉淀反应完成后得到的产物体系的pH值为8～10。
优选的，所述老化的温度为20～120℃，所述老化的时间为2～10min。
优选的，所述老化完成后，将所得体系进行固液分离，将所得固体物料依次进行洗涤和干燥，得到球形二氧化硅纳米颗粒。
优选的，所述干燥为喷雾干燥，所述喷雾干燥的温度为50～200℃。
本发明提供了一种球形二氧化硅纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：将氮气通过微孔膜垂直分散至流动的硅酸钠溶液中，得到前驱体溶液；将硫酸溶液通过微孔膜垂直分散于流动的所述前驱体溶液中，发生沉淀反应，老化，得到球形二氧化硅纳米颗粒；所述硫酸溶液通过微孔膜的起始流量为5～30mL/min，每1～2min，所述硫酸溶液通过微孔膜的流量增大一次，每次增大幅度为0.1～10mL/min，最终流量为12～40mL/min。本发明在硅酸钠溶液中加入氮气可以增强硫酸溶液和硅酸钠溶液的混合，避免混合液凝胶化，同时，采用变流量这一非稳态过程，可以实现先成核后生长的沉淀过程，在低硫酸流量条件下，硫酸与硅酸钠发生沉淀反应迅速成核，然后逐渐增加硫酸流量，可充分消耗表面过程的硅酸钠，有利于二氧化硅进一步生长，并最终得到球形度较好的二氧化硅纳米颗粒。根据实施例的记载，本发明所述制备方法制备得到的二氧化硅纳米颗粒的粒径为20～80nm，球形度好。方法简单，成本低。
附图说明
图1为本发明所述制备方法的操作流程图；
图2为实施例1制备得到的球形二氧化硅纳米颗粒的孔径分布图；
图3为实施例1制备得到的球形二氧化硅纳米颗粒的TEM图；
图4为实施例2制备得到的球形二氧化硅纳米颗粒的孔径分布图；
图5为实施例2制备得到的球形二氧化硅纳米颗粒的TEM图；
图6为实施例3制备得到的球形二氧化硅纳米颗粒的孔径分布图；
图7为实施例3制备得到的球形二氧化硅纳米颗粒的TEM图。
具体实施方式
本发明提供了一种球形二氧化硅纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：
将氮气通过微孔膜垂直分散至流动的硅酸钠溶液中，得到前驱体溶液；
将硫酸溶液通过微孔膜垂直分散于所述流动的所述前驱体溶液中，发生沉淀反应，老化得到球形二氧化硅纳米颗粒；
所述硫酸溶液通过微孔膜的起始流量为5～30mL/min，每1～2min，所述硫酸溶液通过微孔膜的流量增大一次，每次增大幅度为0.1～10mL/min，最终流量为12～40mL/min。
在本发明中，若无特殊说明，所有原料组分均为本领域技术人员所熟知的市售组分。
本发明将氮气通过微孔膜垂直分散至流动的硅酸钠溶液中，得到前驱体溶液。在本发明中，所述氮气通过微孔膜的流量优选为50～5000mL/min，更优选为10～4000mL/min，最优选为200～3000mL/min。在本发明中，所述硅酸钠溶液的流量优选为10～30mL/min，更优选为13～25mL/min，最优选为15～20mL/min。
在本发明中，所述微孔膜的微孔直径优选为0.1～100μm，更优选为0.5～80μm，最优选为1～50μm。
在本发明中，所述氮气通过微孔膜垂直分散的过程优选在膜分散微反应器中进行；本发明优选将所述膜分散微反应器置于水浴中。所述氮气通过微孔膜垂直分散的过程优选在20～120℃条件下进行，更优选为25～110℃，最优选为30～100℃。
在本发明中，所述氮气通过微孔膜垂直分散后硅酸钠溶液会形成直径为5μm左右的小气泡，小气泡在流动过程中聚并，形成扰动，避免堵塞和凝胶化的问题；所述膜分散微反应器可提升传质和传热速率，改善氮气在硅酸钠溶液中的混合程度并控制反应环境。
在本发明中，所述前驱体溶液中硅酸钠的浓度优选优选为0.5～1.5mol/L，更优选为0.8～1.2mol/L，最优选为0.9～1.0mol/L。
在本发明中，所述前驱体溶液的流量优选与所述硅酸钠溶液的流量相同。
得到前驱体溶液后，本发明将硫酸溶液通过微孔膜垂直分散于流动的所述前驱体溶液中，发生沉淀反应，老化，得到球形二氧化硅纳米颗粒。在本发明中，所述硫酸溶液的浓度优选为0.5～2mol/L，更优选为0.8～1.5mol/L，最优选为0.9～1.2mol/L。
在本发明中，所述硫酸溶液通过微孔膜的起始流量为5～30mL/min，优选为8～25mol/L，更优选为10～20mol/L；在本发明中，每1～2min，流量增大一次，优选为每2min，流量增大一次；在本发明中，流量每次增大幅度为0.1～10mL/min，优选为0.5～8mL/min，更优选为1～5mL/min；在本发明中所述硫酸溶液通过微孔膜的最大流量为12～40mL/min，优选为18～30mL/min，更优选为20～25mL/min。
在本发明中，所述沉淀反应的温度优选为20～120℃，更优选为25～110℃，最优选为30～100℃。
在本发明中，所述沉淀反应完成后得到的产物体系的pH值优选为8～10，更优选为8.5～9.5，最优选为8.7～9.3。
在本发明中，所述老化的温度优选为20～120℃，更优选为25～110℃，最优选为30～100℃；所述老化的时间优选为1～5h，更优选为2～4h，最优选为3h。
在本发明中，所述老化优选在搅拌的条件下进行，本发明对所述搅拌的条件没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的搅拌条件进行即可；本发明对所述老化的装置没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的能够提供搅拌的装置即可。
在本发明中，由于在沉淀反应过程中会形成高粘含固体系，在老化过程中，随着颗粒的生长，扩散和传质会越来越慢，所述搅拌可以促进反应物充分反应。
老化完成后，本发明将沉淀反应得到的产物体系进行离心、洗涤、喷雾干燥，得到球形二氧化硅纳米颗粒。
在本发明中，所述离心的转速优选为2000～10000r/min，更优选为3000～8000r/min，最优选为4000～5000r/min；所述离心的时间优选为2～10min，更优选为3～8min，最优选为4～6min。
本发明对所述洗涤没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的洗涤过程进行洗涤即可。在本发明中，所述洗涤的洗涤剂优选为去离子水，所述洗涤的次数优选为1～5次；本发明对所述洗涤剂的用量没有任何特殊的限定，能够将产品表面残留的硫酸钠洗掉即可。
洗涤完成后，本发明优选将洗涤得到的二氧化硅粗品与水混合得到分散液；在本发明中，所述分散液的固含量优选为1～50wt％，更优选为5～40wt％，最优选为10～30wt％。
在本发明中，所述喷雾干燥的温度优选为50～200℃，更优选为80～180℃，最优选为100～150℃。
图1为本发明所述制备方法的操作流程图，即通过输送泵先分别将氮气和硅酸钠溶液在微反应器中进行混合得到前驱体溶液后，将硫酸和所述前驱体溶液输送至另一微反应器中，并在硫酸与前驱体溶液混合的过程中进行沉淀反应。
下面结合实施例对本发明提供的一种球形二氧化硅纳米颗粒的制备方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将膜分散微反应器置于70℃水浴中；
将氮气以1000mL/min的流速通过膜分散微反应器中的微孔膜垂直分散至浓度为1mol/L、流速为18mL/min的硅酸钠溶液中，得到前驱体溶液；
将1.2mol/L的硫酸溶液通过微孔膜垂直分散至流动的前驱体溶液中，发生沉淀反应，反应终点的pH值为8.75，其中硫酸溶液的起始流量为10mL/min，每2min将硫酸溶液的流速增加1mL/min，直至硫酸溶液的流速达到15mL/min，便不再增加所述硫酸溶液的流速。
将上述沉淀反应得到的产物体系在70℃水浴的搅拌釜中老化3h，在转速为2000r/min的条件下离心10min、用水洗涤得到二氧化硅粗品；
将二氧化硅粗品与水混合，得到固含量为20wt％的分散液，将所述分散液在130℃下进行喷雾干燥，得到球形二氧化硅纳米颗粒。
图2为所述球形二氧化硅纳米颗粒的孔径分布图；由图2计算可知，所述球形二氧化硅纳米颗粒的比表面积为122.8m2/g，孔容为0.68mL/g，平均孔径为22.19nm；
图3为所述球形二氧化硅纳米颗粒的TEM图；由图可知，所述球形二氧化硅纳米颗粒的微观形貌呈椭球形，粒径为60～80nm。
实施例2
将膜分散微反应器置于80℃水浴中；
将氮气以1000mL/min的流速通过膜分散微反应器中的微孔膜垂直分散至浓度为1mol/L、流速为20mL/min的硅酸钠溶液中，得到前驱体溶液；
将1.2mol/L的硫酸溶液通过微孔膜垂直分散至流动的前驱体溶液中，发生沉淀反应，反应终点的pH值为8.75，其中硫酸溶液的起始流量为12mL/min，每1min将硫酸溶液的流速增加1mL/min，直至硫酸溶液的流速达到15mL/min，便不再增加所述硫酸溶液的流速。
将上述沉淀反应得到的产物体系在80℃水浴的搅拌釜中老化3h，在转速为2000r/min的条件下离心10min、用水洗涤得到二氧化硅粗品；
将二氧化硅粗品与水混合，得到固含量为20wt％的分散液，将所述分散液在130℃下进行喷雾干燥，得到球形二氧化硅纳米颗粒。
图4为所述球形二氧化硅纳米颗粒的孔径分布图；由图4计算可知，所述球形二氧化硅纳米颗粒的比表面积为117.1m2/g，孔容为0.74mL/g，平均孔径为17.20nm；
图5为所述球形二氧化硅纳米颗粒的TEM图；由图可知，所述球形二氧化硅纳米颗粒的微观形貌呈球形，粒径为20～50nm。
实施例3
将膜分散微反应器置于70℃水浴中；
将氮气以1000mL/min的流速通过膜分散微反应器中的微孔膜垂直分散至浓度为1mol/L、流速为18mL/min的硅酸钠溶液中，得到前驱体溶液；
将1.2mol/L的硫酸溶液通过微孔膜垂直分散至流动的前驱体溶液中，发生沉淀反应，反应终点的pH值为9.30，其中硫酸溶液的起始流量为10mL/min，每1min将硫酸溶液的流速增加1mL/min，直至硫酸溶液的流速达到13mL/min，便不再增加所述硫酸溶液的流速。
将上述沉淀反应得到的产物体系在70℃水浴的搅拌釜中老化3h，在转速为2000r/min的条件下离心10min、用水洗涤得到二氧化硅粗品；
将二氧化硅粗品与水混合，得到固含量为20wt％的分散液，将所述分散液在130℃下进行喷雾干燥，得到球形二氧化硅纳米颗粒。
图6为所述球形二氧化硅纳米颗粒的孔径分布图；由图6计算可知，所述球形二氧化硅纳米颗粒的比表面积为131.9m2/g，孔容为0.46mL/g，平均孔径为14.09nm；
图7为所述球形二氧化硅纳米颗粒的TEM图；由图可知，所述球形二氧化硅纳米颗粒的微观形貌呈球形，粒径为20～40nm。
由以上实施例可知，本发明所述的制备方法得到的球形二氧化硅纳米颗粒具有较好的球形度，比表面积大，粒径为20～80nm。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种球形二氧化硅纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：
将氮气通过微孔膜垂直分散至流动的硅酸钠溶液中，得到前驱体溶液；
将硫酸溶液通过微孔膜垂直分散于流动的所述前驱体溶液中，发生沉淀反应，老化，得到球形二氧化硅纳米颗粒；
所述硫酸溶液通过微孔膜的起始流量为5～30mL/min，每1～2min，所述硫酸溶液通过微孔膜的流量增大一次，每次增大幅度为0.1～10mL/min，最终流量为12～40mL/min；
所述前驱体溶液中硅酸钠的浓度为0.5～1.5mol/L；
所述前驱体溶液的流量为10～30mL/min；
所述硫酸溶液的浓度为0.5～2mol/L；
所述氮气通过微孔膜的流量为50～5000mL/min。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述沉淀反应的温度为20～120℃。
3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述沉淀反应完成后得到的产物体系的pH值为8～10。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述老化的温度为20～120℃，所述老化的时间为2～10min。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述老化完成后，将所得体系进行固液分离，将所得固体物料依次进行洗涤和干燥，得到球形二氧化硅纳米颗粒。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述干燥为喷雾干燥，所述喷雾干燥的温度为50～200℃。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811493511.6A CN109455730B (zh) | 2018-12-07 | 2018-12-07 | 一种球形二氧化硅纳米颗粒的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811493511.6A CN109455730B (zh) | 2018-12-07 | 2018-12-07 | 一种球形二氧化硅纳米颗粒的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109455730A CN109455730A (zh) | 2019-03-12 |
| CN109455730B true CN109455730B (zh) | 2020-10-13 |
Family
ID=65612754
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811493511.6A Active CN109455730B (zh) | 2018-12-07 | 2018-12-07 | 一种球形二氧化硅纳米颗粒的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109455730B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109455729A (zh) * | 2019-01-03 | 2019-03-12 | 清华大学 | 一种二氧化硅纳米颗粒及其制备方法 |
| CN111644146A (zh) * | 2020-06-16 | 2020-09-11 | 福建远翔新材料股份有限公司 | 一种纳米二氧化硅载银抗菌材料的制备方法 |
| CN115231578A (zh) * | 2022-08-31 | 2022-10-25 | 南通裕弘分析仪器有限公司 | 一种单分散二氧化硅微球的制备方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002048037A1 (en) * | 2000-12-14 | 2002-06-20 | Grace Gmbh & Co. Kg | Precipitated silica particles for cat litter |
| CN101117221A (zh) * | 2007-07-19 | 2008-02-06 | 东华大学 | 单分散磁性二氧化硅纳米颗粒的制备方法 |
| CN101708854A (zh) * | 2009-12-11 | 2010-05-19 | 武汉大学 | 球形二氧化硅的制备方法 |
| CN102515172A (zh) * | 2011-11-28 | 2012-06-27 | 上海交通大学 | 一种大孔二氧化硅材料的制备方法 |
| CN104030303A (zh) * | 2014-06-20 | 2014-09-10 | 福建远翔化工有限公司 | 一种牙膏用二氧化硅摩擦剂的生产方法 |
| CN104058415A (zh) * | 2014-04-29 | 2014-09-24 | 清华大学 | 高分散纳米二氧化硅的制备方法 |
| CN109455729A (zh) * | 2019-01-03 | 2019-03-12 | 清华大学 | 一种二氧化硅纳米颗粒及其制备方法 |
-
2018
- 2018-12-07 CN CN201811493511.6A patent/CN109455730B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002048037A1 (en) * | 2000-12-14 | 2002-06-20 | Grace Gmbh & Co. Kg | Precipitated silica particles for cat litter |
| CN101117221A (zh) * | 2007-07-19 | 2008-02-06 | 东华大学 | 单分散磁性二氧化硅纳米颗粒的制备方法 |
| CN101708854A (zh) * | 2009-12-11 | 2010-05-19 | 武汉大学 | 球形二氧化硅的制备方法 |
| CN102515172A (zh) * | 2011-11-28 | 2012-06-27 | 上海交通大学 | 一种大孔二氧化硅材料的制备方法 |
| CN104058415A (zh) * | 2014-04-29 | 2014-09-24 | 清华大学 | 高分散纳米二氧化硅的制备方法 |
| CN104030303A (zh) * | 2014-06-20 | 2014-09-10 | 福建远翔化工有限公司 | 一种牙膏用二氧化硅摩擦剂的生产方法 |
| CN109455729A (zh) * | 2019-01-03 | 2019-03-12 | 清华大学 | 一种二氧化硅纳米颗粒及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109455730A (zh) | 2019-03-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109455730B (zh) | 一种球形二氧化硅纳米颗粒的制备方法 | |
| US10682619B2 (en) | Nano-silica dispersion having amphiphilic properties and a double-particle structure and its production method | |
| WO2018049965A1 (zh) | 一种以微乳液为前体快速制备气凝胶的方法 | |
| CN103738969B (zh) | 介孔二氧化硅及其制备方法 | |
| CN105271268B (zh) | 一种单分散介孔二氧化硅微球粉及其制备方法 | |
| CN109279640B (zh) | 一种硫酸钡材料及其制备方法 | |
| CN104860320A (zh) | 一种改性纳米二氧化硅的制备方法 | |
| CN106905437B (zh) | 高耐热可再分散粉体纤维素纳米晶及其制备方法 | |
| CN104448168A (zh) | 一种有机无机杂化中空微球的制备方法及其产物和应用 | |
| CN103896284A (zh) | 一种单分散二氧化硅纳米颗粒及其制备方法 | |
| CN105801779B (zh) | 一种富亲水基团改性纳米二氧化硅溶胶及其制备方法 | |
| CN101428807A (zh) | 一种易分散双亲纳米二氧化硅的制备方法 | |
| WO2018133586A1 (zh) | 一种均匀二氧化硅微球及其制备方法和应用 | |
| CN113651336A (zh) | 二氧化硅微球及其制备方法 | |
| CN108821296A (zh) | 一种介孔二氧化硅球形纳米颗粒的制备方法 | |
| CN106967475A (zh) | 一种纳米二氧化钛接枝乙烯基聚硅氧烷的电流变液及其制备方法 | |
| CN112897539B (zh) | 球形二氧化硅粉末及其制备方法、应用 | |
| CN112978739B (zh) | 一种均一对称或非对称性纳米粒子、大尺寸及改性纳米粒子的合成方法 | |
| Chen et al. | Controlling morphology and particle size of hollow poly (styrene-divinylbenzene) microspheres fabricated by template-based method | |
| Li et al. | Fabrication of raspberry-like polymethylsilsesquioxane microspheres mediated by tinny calcium carbonate particles | |
| CN113526512A (zh) | 一种二氧化硅溶胶及其制备方法 | |
| CN111944247A (zh) | 一种二氧化硅均一微球的制备方法 | |
| CN111471344B (zh) | 一种二氧化硅消光粉及其制备方法 | |
| CN110203936B (zh) | 一种具有表面拓扑结构纳米二氧化硅微球及其制备方法 | |
| CN115057448B (zh) | 超薄silica纳米片及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |