CN1173885C - 纳米尺寸的均匀介孔氧化硅球分离剂的合成方法 - Google Patents
纳米尺寸的均匀介孔氧化硅球分离剂的合成方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1173885C CN1173885C CNB011268778A CN01126877A CN1173885C CN 1173885 C CN1173885 C CN 1173885C CN B011268778 A CNB011268778 A CN B011268778A CN 01126877 A CN01126877 A CN 01126877A CN 1173885 C CN1173885 C CN 1173885C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- silicon oxide
- mesoporous silicon
- oxide ball
- separating agent
- ball separating
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
Abstract
本发明属无机分子筛材料领域，具体涉及一种制备纳米尺寸的均匀介孔氧化硅球分离剂的方法，即在有机溶剂和水的混合溶剂中，在氨水的催化作用下，以表面活性剂为结构导向剂，与无机硅材料共组装成具有介观有序结构的小球，高温下脱去作为模板的表面活性剂，即得到一种具有均匀介孔的氧化硅球。球的直径为数十到数百纳米，并能随着合成条件的改变而改变。由此制得的氧化硅球在吸附、分离、光学材料等方面具有较为广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于无机孔材料领域，具体涉及一种制备纳米尺寸的均匀介孔氧化硅球分离剂的方法。
技术背景
孔材料在催化、分离、吸附等方面应用广泛。为了适应一些大分子的催化反应，以及分离、吸附等方面的应用，需要使用孔径较大的孔材料。而介孔材料由于孔径在2---30nm之间，而且合成简单，因而可以应用在这些方面。当被应用于分离方面时，尤其是在应用于色谱等仪器时，需要使用球形的介孔材料。人们已经可以合成一些介孔氧化硅球形材料。但是目前能合成的介孔氧化硅球的直径大多在2至6μm和0.1至2mm之间。合成直径在1μm以下的介孔球将可以填补这个空白。另外，1μm以下的介孔球由于其直径在光的波长范围，使得其在光学领域也会有广泛的应用。
发明内容
本发明的目的在于提出一种能够合成纳米尺寸(即1μm以下)的均匀介孔氧化硅球分离剂的方法。
本发明提出的合成纳米尺寸的均匀介孔氧化硅球分离剂的方法，是在有机溶剂和水的混合溶剂中，在氨水的催化作用下，以表面活性剂为结构导向剂，与无机硅材料共组装成具有介观有序结构的小球，高温下脱去作为模板的表面活性剂，即得到一种具有均匀介孔的氧化硅球分离剂。具体步骤如下：
(1)在40-60℃条件下将表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)溶解在有机溶剂N，N-二甲基甲酰胺(DMF)和水的混合溶剂中。冷却至室温；
(2)将适量的氨水和正硅酸乙酯加入到溶液中，电磁匀速搅拌16---25小时，直至反应基本完全。各组份用量摩尔比为SiO2∶CTAB∶NH3∶DMF∶H2O＝1∶(0.12---0.30)∶(0.85---7.35)∶(9.6---34.2)∶(72.2---172.2)；
(3)将溶液过滤得到白色粉末，用水反复洗涤2-5次。然后放入真空器中干燥；
(4)将干燥后的氧化硅材料在500-600℃焙烧，脱去表面活性剂，得到介孔氧化硅球分离剂。
在本发明中，采用了有机溶剂N，N-二甲基甲酰胺(DMF)和水的混合溶剂。混合溶剂的组成和配比对介孔氧化硅球的形状及尺寸会有影响。改变混合溶剂的配比，可以改变所得到的介孔氧化硅球的尺寸。合成介孔氧化硅小球时，表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵，有机溶剂N，N-二甲基甲酰胺(DMF)和水，氨水，正硅酸乙酯在合成中的比例可在一个较大的范围内变动。维持溶剂的总重量不变(例如为38克)，调节两溶剂的相对配比，当N，N-二甲基甲酰胺(DMF)为25克，水为13克时，获得的氧化硅球的直径可达800 nm。当N，N-二甲基甲酰胺(DMF)的量减少，水的量相应增加时，得到的氧化硅的直径减小，在N，N-二甲基甲酰胺(DMF)减少到7克，水的量增加到31克时，氧化硅的直径可减少到80nm。
在本发明中，合成氧化硅球时采用了氨水作为水解反应的催化剂。氨水的量会影响所得到的球的大小。在有机溶剂N，N-二甲基甲酰胺(DMF)和水的比例一定时，增加氨水的量，合成出的氧化硅小球的直径会随之增加。
在本发明中，合成过程中应该保持电磁搅拌器的搅拌速度恒定。匀速的搅拌对生成直径均一的氧化硅小球也有影响。在搅拌速度较快时，所得到的氧化硅球的直径会稍有增大。
在本发明中，采用了表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为结构导向剂，在氨水的催化下，正硅酸乙酯水解得到的氧化硅与十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)共组装成介观有序结构。同时由于有机溶剂的作用和均匀搅拌的条件，所得到的介孔氧化硅球具有均匀的球形，并且具有类似介孔材料MCM-41的介孔孔道结构。介孔氧化硅球具有均一的直径可以由扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)看出。氮气吸附--脱附实验(BET)结果表明，所得到的介孔氧化硅球具有极高的比表面和均一的孔径分布。采用了表面活性剂Aldrich P123(平均分子量5800，EO20PO70EO20)作为结构导向剂时，所得到的介孔氧化硅球的孔径达到10nm。由此可见，改变作为模板的结构导向剂，可以改变所得到的介孔球中介孔的孔径。
在本发明中，我们还可将步骤(2)的产物在100℃水热处理了24-48小时。由X射线衍射(XRD)图谱可知，经过水热处理后，所得到的介孔氧化硅球具有更加有序的介孔结构。
具体实施方式
下面应用实施例对本发明作进一步的阐述：
实施例1，将0.8克表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)在微热下搅拌溶解在19克N，N-二甲基甲酰胺(DMF)和19克水的混合溶剂中。冷却至室温。
将1.0克浓氨水加入到溶液中，然后将2.08克正硅酸乙酯快速地一次性加入溶液中。室温下电磁匀速搅拌，搅拌速度保持在480转/分钟。搅拌16---25小时后，反应基本完全。停止搅拌。
将产物转移至聚四氟乙烯的瓶中，放在100度的烘箱中，水热处理24小时。
将水热后的白色混合物过滤，得到白色粉末，用水反复洗涤数次。然后放入真空干燥器中干燥。
将干燥后的氧化硅材料在550℃焙烧5小时，脱去表面活性剂，得到介孔氧化硅球。
从扫描电子显微镜(SEM)照片可见，所得到的介孔氧化硅球的直径在200纳米左右。焙烧前样品的X射线衍射(XRD)图谱显示，氧化硅球具有和MCM-41类似的有序结构。焙烧后，样品的有序度有所下降。透射电子显微镜(TEM)图谱表明，介孔氧化硅球的直径均一，而且表面分布着六角排列的孔，孔径在3.0nm左右，与氮气吸附-脱附实验(BET)的结果(3.1nm)吻合。从氮气吸附-脱附实验(BET)的结果还可知，介孔氧化硅球具有极高的比表面，达到1020平方米/克。
实施例2，各个过程、试剂均按实施例1程序，只是改变溶剂的相对比例，改变后各试剂的摩尔比为：1 SiO2：0.22 CTAB：1.5 NH3：34.2 DMF：72.2 H2O。
此时，所得到的介孔氧化硅球的直径在800纳米左右。而孔径、结构与实施例1的结果相近。
实施例3，各个过程、试剂均按实施例1程序，改变溶剂的相对比例，改变后各试剂的摩尔比为：1 SiO2：0.22 CTAB：1.5 NH3：9.6 DMF：172.2 H2O。
得到的介孔氧化硅球的直径在80 nm左右。孔径、结构与实施例1、2的结果相近。
实施例4，各个过程、试剂均按实施例1程序，改变氨水的量，改变后各试剂的摩尔比为：1 SiO2：0.22 CTAB：0.85 NH3：26.0 DMF：106.0 H2O。
得到的介孔氧化硅球的直径在150nm左右。
Claims (3)
1、一种1μm尺寸以下的均匀介孔氧化硅球分离剂的合成方法，其特征在于具体步骤如下：
(1)在40-60℃条件下将表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵溶解在有机溶剂N，N-二甲基甲酰胺和水的混合溶剂中，冷却至室温；
(2)将氨水和正硅酸乙酯加入到溶液中，电磁匀速搅拌16---25小时，直至反应基本完全，各组分用量摩尔比为SiO2∶十六烷基三甲基溴化铵∶NH3∶N，N-二甲基甲酰胺∶H2O＝1∶(0.12---0.30)∶(0.85---7.35)∶(9.6---34.2)∶(72.2---172.2)；
(3)将溶液过滤得到白色粉末，用水反复洗涤2-5次，然后放入真空器中干燥；
(4)将干燥后的氧化硅材料在500-600℃焙烧，脱去表面活性剂，得到介孔氧化硅球分离剂。
2、根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于在有机溶剂和水的混合溶剂总量不变的情况下，用改变混合溶剂的配比，改变介孔氧化硅球分离剂的尺寸。
3、根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于对步骤(2)的产物在100℃水热处理24-48小时。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB011268778A CN1173885C (zh) | 2001-09-26 | 2001-09-26 | 纳米尺寸的均匀介孔氧化硅球分离剂的合成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB011268778A CN1173885C (zh) | 2001-09-26 | 2001-09-26 | 纳米尺寸的均匀介孔氧化硅球分离剂的合成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1346790A CN1346790A (zh) | 2002-05-01 |
| CN1173885C true CN1173885C (zh) | 2004-11-03 |
Family
ID=4666881
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB011268778A Expired - Fee Related CN1173885C (zh) | 2001-09-26 | 2001-09-26 | 纳米尺寸的均匀介孔氧化硅球分离剂的合成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1173885C (zh) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4170735B2 (ja) | 2002-11-13 | 2008-10-22 | 信越化学工業株式会社 | ゼオライトゾルとその製造方法、多孔質膜形成用組成物、多孔質膜とその製造方法、層間絶縁膜及び半導体装置 |
| KR100529059B1 (ko) * | 2003-06-11 | 2005-11-16 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 다공질 실리카 구의 제조방법 |
| KR100715296B1 (ko) | 2003-07-29 | 2007-05-08 | 가부시끼가이샤 도꾸야마 | 중세공성 실리카 미립자 및 그 제조 방법 |
| CN1329293C (zh) * | 2005-06-17 | 2007-08-01 | 朱广山 | 合成介孔氧化硅纳米球载体材料的超声波方法 |
| CN100369672C (zh) * | 2005-12-14 | 2008-02-20 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | 一种有机无机共轭固体酸的制备方法 |
| CN101205420B (zh) * | 2007-12-06 | 2012-01-18 | 复旦大学 | 一种磁性无机纳米粒/有序介孔二氧化硅核壳微球及其制备方法 |
| CN102126729B (zh) * | 2011-01-26 | 2012-12-26 | 大连理工大学 | 纳米级球形硅基介孔材料的制备及粒径和形貌控制方法 |
| CN102942721B (zh) * | 2012-10-26 | 2014-10-15 | 武汉工程大学 | 纳米白炭黑增强丁苯橡胶复合材料的制备工艺 |
| CN109796019B (zh) * | 2019-02-21 | 2020-12-15 | 华中科技大学 | 一种空心二氧化硅纳米球及其制备方法和应用 |
| CN113401913A (zh) * | 2021-07-30 | 2021-09-17 | 陕西科技大学 | 一种多级孔SiO2微球材料及其制备方法和应用 |
-
2001
- 2001-09-26 CN CNB011268778A patent/CN1173885C/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1346790A (zh) | 2002-05-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7994085B2 (en) | Material with a hierarchical porosity comprising silicon | |
| US5922299A (en) | Mesoporous-silica films, fibers, and powders by evaporation | |
| CN1173885C (zh) | 纳米尺寸的均匀介孔氧化硅球分离剂的合成方法 | |
| CN100355654C (zh) | 一种六方相贯穿介孔孔道的二氧化硅中空球材料的制备方法 | |
| US20110293941A1 (en) | Inorganic material made of spherical particles of specific size and having metallic nanoparticles trapped in a mesostructured matrix | |
| Halina et al. | Non-hydrothermal synthesis of mesoporous materials using sodium silicate from coal fly ash | |
| DE102009045272A1 (de) | Metalloxidpartikel mit poröser Oberfläche, Verfahren für ihre Herstellung und ihre Verwendung in Trenneinrichtungen | |
| CN102126729B (zh) | 纳米级球形硅基介孔材料的制备及粒径和形貌控制方法 | |
| Suib | Formation and transformation of mesoporous and layered manganese oxides in the presence of long-chain ammonium hydroxides | |
| CN111348659B (zh) | 一种球形B-Silicalite分子筛的制备方法 | |
| CN113247941B (zh) | 一种低温合成均一球形纳米氧化铈材料的方法 | |
| CN106164183B (zh) | 氧化铝组合物和制备其的方法 | |
| CN109607554B (zh) | 微孔介孔二氧化硅纳米粒子的制备方法 | |
| CN101795968A (zh) | 具有分级的和组织化的多孔性的结晶含硅材料 | |
| CN101795969A (zh) | 具有分级的和组织化的多孔性的非晶形含硅材料 | |
| CN1189397C (zh) | 纳米尺寸的均匀介孔氧化铝球的合成方法 | |
| CN113135578B (zh) | 一种硅锗isv沸石分子筛的制备方法 | |
| CN1214978C (zh) | 具有超高水热稳定的有序介孔分子筛材料及其合成方法 | |
| Rathod et al. | Hierarchical porous and composite particle architectures based on self assembly and phase separation in droplets | |
| CN110128851B (zh) | 一种疏水纳米碳酸钙的制备方法 | |
| Hölzl et al. | Colloidal LTL zeolite synthesized under microwave irradiation | |
| CN112275280B (zh) | 一种多金属氧酸盐-二氧化钛纳米复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN104892874B (zh) | 具有弯曲型孔道的有序介孔高分子纳米球、其制法及应用 | |
| CN101618879B (zh) | 一种由zsm-5制备的高水热稳定性的介孔材料的制备方法 | |
| CN1273383C (zh) | 一种单分散纳米铈离子改性介孔氧化硅材料合成方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C19 | Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |