CN109529797B - 一种微米颗粒介孔二氧化硅及其制备与应用 - Google Patents
一种微米颗粒介孔二氧化硅及其制备与应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于纳米多孔材料研究领域，具体涉及一种微米颗粒介孔二氧化硅及其制备与应用。微米颗粒介孔二氧化硅的制备方法，包括如下步骤：(1)向容器中加入去离子水，加入冰醋酸，加入聚环氧乙烷‑聚环氧丙烷‑聚环氧乙烷三嵌段共聚物(P123，PEO‑PPO‑PEO)以及正丁醇，充分搅拌至P123完全溶解，再加入壳聚糖，继续充分搅拌，至壳聚糖完全溶解，然后加入正硅酸乙酯，持续搅拌至反应完全；(2)反应完成后，置于烘箱中静置；(3)分离出产物，煅烧后得到微米颗粒介孔二氧化硅。
Description
技术领域
本发明属于纳米多孔材料研究领域，具体涉及一种微米颗粒介孔二氧化硅及其制备与应用。
背景技术
目前所报道的利用P123作为模板剂所制备的介孔二氧化硅只能形成介孔结构，无法在更大尺度上形成颗粒，只能形成杂乱无章的结构。不利于其作为催化剂载体和过滤材料的应用。能够形成更规则的微米颗粒，将有利于其作为催化剂载体和过滤材料的应用。
发明内容
本发明技术解决问题：克服现有技术的介孔二氧化硅不能自组装形成微米颗粒的不足，提供一种微米颗粒介孔二氧化硅及其制备与应用，该介孔二氧化硅具有能够形成微米可以，有望用于高效液相分离填充材料。
为了实现上述目的以及其他相关目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一方面，提供了一种微米颗粒介孔二氧化硅的制备方法，包括如下步骤：
(1)在容器中加入去离子水、质量分数1％-5％的P123，即聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物(PEO-PPO-PEO)以及体积分数2％-5％正丁醇，充分搅拌至P123完全溶解，再加入体积分数为4.6％的且浓度为35％的盐酸，体积分数1％-6％的冰醋酸，优选1％-3％；再加质量分数1％-5％壳聚糖，继续充分搅拌，至壳聚糖完全溶解，然后再加入质量分数4％-10％的正硅酸乙酯，持续搅拌至反应完全；
(2)反应完成后，置于烘箱中静置；
(3)洗涤(采用去离子水或无水乙醇)后分离出产物，煅烧后得到微米颗粒介孔二氧化硅醇。
采用本发明方法获得的微米颗粒介孔二氧化硅及在催化剂载体领域或过滤领域的应用。
所述容器置于30℃-70℃环境中，优选地，所述容器置于30℃-40℃环境中，在这个温度范围下能够更好地形成介孔结构。
所述醋酸为1％-6％(体积分数)，优选地，所述醋酸为2％-3％(体积分数)。
所述P123为1％-5％(质量分数)，优选地，所述P123为2％-4％(质量分数)。
所述正丁醇为2％-5％(体积分数)，优选地，所述正丁醇为3％-4％(体积分数)。
所述壳聚糖为1％-5％(质量分数)，优选地，所述壳聚糖为2％-3％(质量分数)。
所述正硅酸乙酯为4％-10％(质量分数)，优选地，所述正硅酸乙酯为5％-7％(质量分数)。
所述搅拌速率为350-1000rpm，优选地，所述搅拌速率为500-800rpm。
所述反应时间为20-72小时，优选地，所述反应时间为24-36小时。
所述静置于烘箱的温度为100℃-300℃；优选地，所述静置于烘箱的温度为100℃-150℃。
所述静置于烘箱的时间为20-96小时，优选地，所述静置于烘箱的时间为24-36小时。
所述煅烧温度为500℃-1000℃，优选地，所述煅烧温度为550℃-700℃。
所述煅烧时间为4小时-24小时，优选地，所述煅烧时间为6小时-10小时。
优选地，所述洗涤为采用去离子水或无水乙醇。
本发明的第二方面，提供了一种由前述制备方法获得的微米颗粒介孔二氧化硅。
本发明的第三方面，提供了微米颗粒介孔二氧化硅在催化剂载体或过滤领域的应用。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明加入了壳聚糖，原本是杂乱无章的东西，现在能够成为微米颗粒，使得介孔二氧化硅进一步组装成为微米颗粒，更有利于介孔二氧化硅在催化剂载体或过滤领域的应用。
附图说明
图1为本发明实施例4制备的微米介孔二氧化硅的扫描电子显微镜图；
图2为本发明实施例4制备的微米介孔二氧化硅的透射电子显微镜图。
具体实施方式
在进一步描述本发明具体实施方式之前，应理解，本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。
当实施例给出数值范围时，应理解，除非本发明另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本发明中使用的所有技术和科学术语与本技术领域技术人员通常理解的意义相同。除实施例中使用的具体方法、设备、材料外，根据本技术领域的技术人员对现有技术的掌握及本发明的记载，还可以使用与本发明实施例中所述的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实现本发明。
下面结合附图及实施例进行详细说明。
实施例1
向放置于30℃水浴的烧瓶中加入200ml去离子水，然后再加入20ml冰醋酸，再加入5.5g P123以及7ml正丁醇。充分搅拌至P123完全溶解，形成透明无色溶液，然后加入1g壳聚糖，继续充分搅拌，至壳聚糖完全溶解，然后加入13ml正硅酸乙酯，350rpm持续搅拌20小时。搅拌完成后，将烧瓶放置于150℃烘箱中静置20小时。之后，离心获得沉淀物，用去离子水和无水乙醇各洗涤三次，置于烘箱干燥，然后再600℃煅烧5小时，得到微米颗粒介孔二氧化硅。
所制备的微米介孔二氧化硅，能够自组装成微米颗粒，微米颗粒接近球形，颗粒大小大约4-6μm。
实施例2
向放置于70℃水浴的烧瓶中加入200ml去离子水，然后再加入20ml冰醋酸，再加入2g P123以及7ml正丁醇。充分搅拌至P123完全溶解，形成透明无色溶液，然后加入2g壳聚糖，继续充分搅拌，至壳聚糖完全溶解，然后加入13ml正硅酸乙酯，500rpm持续搅拌36小时。搅拌完成后，将烧瓶放置于150℃烘箱中静置96小时。之后，离心获得沉淀物，用去离子水和无水乙醇各洗涤三次，置于烘箱干燥，然后再600℃煅烧5小时。得到微米颗粒介孔二氧化硅。
所制备的微米介孔二氧化硅，能够自组装成微米颗粒，微米颗粒接近球形，颗粒大小大约4-6μm。
实施例3
向放置于55℃水浴的烧瓶中加入200ml去离子水，然后再加入20ml冰醋酸，再加入10g P123以及7ml正丁醇。充分搅拌至P123完全溶解，形成透明无色溶液，然后加入10g壳聚糖，继续充分搅拌，至壳聚糖完全溶解，然后加入13ml正硅酸乙酯，1000rpm持续搅拌72小时。搅拌完成后，将烧瓶放置于100℃烘箱中静置72小时。之后，离心获得沉淀物，用去离子水和无水乙醇各洗涤三次，置于烘箱干燥，然后再600℃煅烧5小时。得到微米颗粒介孔二氧化硅。
所制备的微米介孔二氧化硅，能够自组装成微米颗粒，微米颗粒接近球形，颗粒大小大约4-6μm。
实施例4
向放置于35℃水浴的烧瓶中加入200ml去离子水，然后再加入20ml冰醋酸，再加入5g P123以及7ml正丁醇。充分搅拌至P123完全溶解，形成透明无色溶液，然后加入5g壳聚糖，继续充分搅拌，至壳聚糖完全溶解，然后加入13ml正硅酸乙酯，700rpm持续搅拌24小时。搅拌完成后，将烧瓶放置于200℃烘箱中静置24小时。之后，离心获得沉淀物，用去离子水和无水乙醇各洗涤三次，置于烘箱干燥，然后再600℃煅烧5小时。得到微米颗粒介孔二氧化硅。
如图1、2所示，所制备的微米介孔二氧化硅，能够自组装成微米颗粒，微米颗粒接近球形，颗粒大小大约4-6μm，内部具有介孔结构，介孔尺寸在10nm左右。
实施例5
向放置于45℃水浴的烧瓶中加入200ml去离子水，然后再加入20ml冰醋酸，再加入7g P123以及7ml正丁醇。充分搅拌至P123完全溶解，形成透明无色溶液，然后加入6g壳聚糖，继续充分搅拌，至壳聚糖完全溶解，然后加入13ml正硅酸乙酯，800rpm持续搅拌24小时。搅拌完成后，将烧瓶放置于300℃烘箱中静置20小时。之后，离心获得沉淀物，用去离子水和无水乙醇各洗涤三次，置于烘箱干燥，然后再600℃煅烧5小时。得到微米颗粒介孔二氧化硅。
所制备的微米介孔二氧化硅，能够自组装成微米颗粒，微米颗粒接近球形，颗粒大小大约4-6μm。
实施例6
向放置于65℃水浴的烧瓶中加入200ml去离子水，然后再加入20ml冰醋酸，再加入8g P123以及7ml正丁醇。充分搅拌至P123完全溶解，形成透明无色溶液，然后加入3g壳聚糖，继续充分搅拌，至壳聚糖完全溶解，然后加入13ml正硅酸乙酯，持续搅拌50小时。400rpm搅拌完成后，将烧瓶放置于250℃烘箱中静置40小时。之后，离心获得沉淀物，用去离子水和无水乙醇各洗涤三次，置于烘箱干燥，然后再600℃煅烧5小时。得到微米颗粒介孔二氧化硅。
所制备的微米介孔二氧化硅，能够自组装成微米颗粒，微米颗粒接近球形，颗粒大小大约4-6μm。
实施例7
向放置于40℃水浴的烧瓶中加入200ml去离子水，然后再加入20ml冰醋酸，再加入5.5g P123以及7ml正丁醇。充分搅拌至P123完全溶解，形成透明无色溶液，然后加入1g壳聚糖，继续充分搅拌，至壳聚糖完全溶解，然后加入13ml正硅酸乙酯，500rpm持续搅拌30小时。搅拌完成后，将烧瓶放置于250℃烘箱中静置35小时。之后，离心获得沉淀物，用去离子水和无水乙醇各洗涤三次，置于烘箱干燥，然后再500℃煅烧5小时。得到微米颗粒介孔二氧化硅。
所制备的微米介孔二氧化硅，能够自组装成微米颗粒，微米颗粒接近球形，颗粒大小大约4-6μm。
实施例8
向放置于50℃水浴的烧瓶中加入200ml去离子水，然后再加入20ml冰醋酸，再加入6g P123以及7ml正丁醇。充分搅拌至P123完全溶解，形成透明无色溶液，然后加入4g壳聚糖，继续充分搅拌，至壳聚糖完全溶解，然后加入13ml正硅酸乙酯，500rpm持续搅拌30小时。搅拌完成后，将烧瓶放置于150℃烘箱中静置25小时。之后，离心获得沉淀物，用去离子水和无水乙醇各洗涤三次，置于烘箱干燥，然后再1000℃煅烧5小时，得到微米颗粒介孔二氧化硅。
所制备的微米介孔二氧化硅，能够自组装成微米颗粒，微米颗粒接近球形，颗粒大小大约4-6μm。
实施例9
向放置于55℃水浴的烧瓶中加入200ml去离子水，然后再加入20ml冰醋酸，再加入5g P123以及7ml正丁醇。充分搅拌至P123完全溶解，形成透明无色溶液，然后加入7g壳聚糖，继续充分搅拌，至壳聚糖完全溶解，然后加入13ml正硅酸乙酯，750rpm持续搅拌30小时。搅拌完成后，将烧瓶放置于150℃烘箱中静置40小时。之后，离心获得沉淀物，用去离子水和无水乙醇各洗涤三次，置于烘箱干燥，然后再800℃煅烧24小时，得到微米颗粒介孔二氧化硅。
所制备的微米介孔二氧化硅，能够自组装成微米颗粒，微米颗粒接近球形，颗粒大小大约4-6μm。
实施例10
向放置于60℃水浴的烧瓶中加入200ml去离子水，然后再加入20ml冰醋酸，再加入4g P123以及7ml正丁醇。充分搅拌至P123完全溶解，形成透明无色溶液，然后加入9g聚糖，继续充分搅拌，至壳聚糖完全溶解，然后加入13ml正硅酸乙酯，900rpm持续搅拌30小时。搅拌完成后，将烧瓶放置于150℃烘箱中静置30小时。之后，离心获得沉淀物，用去离子水和无水乙醇各洗涤三次，置于烘箱干燥，然后再700℃煅烧12小时。得到微米颗粒介孔二氧化硅。
所制备的微米介孔二氧化硅，能够自组装成微米颗粒，微米颗粒接近球形，颗粒大小大约4-6μm。
实施例11
向放置于35℃水浴的烧瓶中加入200ml去离子水，然后再加入20ml冰醋酸，再加入3g P123以及7ml正丁醇。充分搅拌至P123完全溶解，形成透明无色溶液，然后加入4g壳聚糖，继续充分搅拌，至壳聚糖完全溶解，然后加入13ml正硅酸乙酯，600rpm持续搅拌30小时。搅拌完成后，将烧瓶放置于200℃烘箱中静置24小时。之后，离心获得沉淀物，用去离子水和无水乙醇各洗涤三次，置于烘箱干燥，然后再700℃煅烧16小时。得到微米颗粒介孔二氧化硅。
所制备的微米介孔二氧化硅，能够自组装成微米颗粒，微米颗粒接近球形，颗粒大小大约4-6μm。
实施例12
向放置于35℃水浴的烧瓶中加入200ml去离子水，然后再加入20ml冰醋酸，再加入5.5g P123以及7ml正丁醇。充分搅拌至P123完全溶解，形成透明无色溶液，然后加入2g壳聚糖，继续充分搅拌，至壳聚糖完全溶解，然后加入13ml正硅酸乙酯，500rpm持续搅拌24小时。搅拌完成后，将烧瓶放置于100℃烘箱中静置24小时。之后，离心获得沉淀物，用去离子水和无水乙醇各洗涤三次，置于烘箱干燥，然后再600℃煅烧5小时。得到微米颗粒介孔二氧化硅。
所制备的微米介孔二氧化硅，能够自组装成微米颗粒，微米颗粒接近球形，颗粒大小大约4-6μm。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。
Claims (11)
1.一种微米颗粒介孔二氧化硅的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)在容器中加入去离子水、质量分数1％-5％的P123，即聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物(PEO-PPO-PEO)以及体积分数2％-5％正丁醇，充分搅拌至P123完全溶解，再加入体积分数为4.6％的且浓度为35％的盐酸，体积分数1％-6％的冰醋酸；再加入质量分数1％-5％壳聚糖，继续充分搅拌，至壳聚糖完全溶解，然后再加入质量分数4％-10％的正硅酸乙酯，持续搅拌至反应完全；容器置于30℃-70℃环境中；搅拌速率为350-1000rpm；反应时间为20-72小时；
(2)反应完成后，置于烘箱中静置；所述静置于烘箱的温度为100℃-300℃；所述静置于烘箱的时间为20-96小时；
(3)洗涤后分离出产物，煅烧后得到微米颗粒介孔二氧化硅,所述煅烧温度为500℃-1000℃，所述煅烧时间为4-24小时。
2.根据权利要求1所述的微米颗粒介孔二氧化硅的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，容器置于30℃-40℃。
3.根据权利要求1所述的微米颗粒介孔二氧化硅的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，搅拌速率为500-800rpm。
4.根据权利要求1所述的微米颗粒介孔二氧化硅的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，反应时间为24-36小时。
5.根据权利要求1所述的微米颗粒介孔二氧化硅的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，冰醋酸的体积分数为2％-3％；P123的质量分数为2％-4％。
6.根据权利要求1所述的微米颗粒介孔二氧化硅的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，所述静置于烘箱的温度为100-150℃。
7.根据权利要求1所述的微米颗粒介孔二氧化硅的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，所述静置于烘箱的时间为24-36小时。
8.根据权利要求1所述的微米颗粒介孔二氧化硅的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，所述煅烧温度为550℃-700℃。
9.根据权利要求1所述的微米颗粒介孔二氧化硅的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，所述煅烧时间为6-10小时。
10.一种由权利要求1～9任一所述制备方法获得的微米颗粒介孔二氧化硅。
11.如权利要求10所述的微米颗粒介孔二氧化硅在催化剂载体领域或过滤领域的应用。
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