一种中空二氧化硅微球的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种中空二氧化硅微球的制备方法，其步骤为：将无水乙醇和水加入烧杯中，搅拌均匀后加入氨水继续搅拌５～３０ｍｉｎ，再加入正硅酸乙酯后于１－５ｍｉｎ内迅速加入聚苯乙烯微球，然后常温搅拌反应１－３ｈ；然后将上述反应后混合物抽滤，洗涤，滤饼先于常温干燥，再于５００－６００℃，保温５－８ｈ后冷却。本发明专利技术采用ＰＳ微球未经任何修饰在常温下反应即可直接制得中空ＳｉＯ２微球，简化了合成程序，制备过程简单，易于控制和实现，构成的中空微球的纳米颗粒具有小于２纳米的微孔，而纳米颗粒间有几十纳米的中孔和大孔，这样的多层次纳米孔结构有利于物质吸附与传输。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种二氧化硅微球材料的制备，尤其涉及。
技术介绍
中空微球材料属于功能材料，在催化剂载体、药物的存储与缓释、生物活性分子的 包覆、化妆品以及轻质填料等很多领域都有着广泛的应用。模板法是制备中空微球的常用 方法，较多用的是以聚苯乙烯(PS)微球为模板，在其上包覆新生成的Si02 二氧化硅纳米粒 子形成球壳，再煅烧除去PS模板得到中空Si02微球。武晓峰、TanBing, Zhang Shigang, Yang Mu 等(稀有金属材料与工程，2007，36， P217-291 ；Langumir,2005,21,8180-8187 ；Materials Chemistry and Physcis，2008，11， P5-8.)采用十六烷基三甲基溴化铵或依靠在PS微球表面引入功能团，通过功能团与二氧 化硅纳米粒子间的亲和力来完成PS微球和二氧化硅纳米粒子组装，再煅烧除去PS模板得 到中空 Si02 微球。Yan-Bo Zhang 等(Materials Letters, 2003, 58, p222-225)用 PDDA 和 PSS对PS微球表面改性使其荷正电，通过静电吸引Si02微球，最终去除模板得到中空结构。 Li和Kim(Langmuir，2008，24，pl0552)采用等离子体技术处理PS微球，使其表面生成OH基 团，从而易于吸附正硅酸乙酯(TEOS)水解缩聚产生的二氧化硅纳米粒子来完成组装。现有技术采用价格昂贵的表面活性剂(如十六烷基三甲基溴化铵等)或其它功能 团来修饰带负电的PS微球，步骤复杂，且增加成本。
技术实现思路
本专利技术通过选择合适的二氧化硅生成体系，不使用修饰剂对PS模板进行修饰，通 过控制水解缩聚反应速率及生成的二氧化硅纳米粒子的聚集状态，可使二氧化硅纳米粒子 直接沉积在PS微球表面，形成PS-Si02复合微球，经煅烧去除PS微球即形成中空结构。本专利技术的中空二氧化硅微球的制备方法，采用下述步骤(1)将65ml乙醇和5ml水加入烧杯中，搅拌均勻后加入5 IOml氨水继续搅拌 5 30min，再加入2 IOml正硅酸乙酯后于l_5min内迅速加入0. 5 7g聚苯乙烯微球， 然后常温搅拌反应l_3h ；(2)将上述反应后混合物抽滤，洗涤，滤饼先于常温干燥，然后加热至500-600°C， 保温5-8h后停止加热，在炉中冷却至室温，收集样品。其中，步骤(1)中聚苯乙烯微球PS还可在正硅酸乙酯加入前加入，如在乙醇和水 混合均勻后加入；或在乙醇、水和氨水混勻后加入。所述步骤(1)中优选质量浓度为25%的氨水5ml，正硅酸乙酯优选5ml，聚苯乙烯 微球优选7g。所述步骤⑵中洗涤时，最好以使抽滤后的清液无泡沫为止；步骤(2)中最好应以 rc /min的升温速率加热至550°C并保温6h。本专利技术所用的模板聚苯乙烯微球可以通过分散聚合法OLBamnolker，S. Margel, Journalof Polymer Science，Part A，Polymer Chemistry，1996，34，pl857_187L )制备而得。本专利技术的中空二氧化硅微球的制备方法通过控制反应各组分中氨水、TEOS的用量来调控硅源的水解缩聚速率，从而减小二氧化硅纳米颗粒间及其与PS微球间的静电排 斥力，实现带负电荷的二氧化硅纳米粒子在带负电荷的PS微球表面直接沉积，干燥的聚苯 乙烯微球是采用分散聚合法制备的，在乙醇-水-氨水体系中其表面显负电性，从而形成 PS-Si02复合微球，经煅烧去除PS微球即形成中空Si02微球。本专利技术的中空二氧化硅微球的制备方法的有益效果是采用PS微球未经任何修 饰在常温下反应即可直接制得中空Si02微球，简化了合成程序，制备过程简单，易于控制 和实现，构成的中空微球的纳米颗粒具有小于2纳米的微孔，而纳米颗粒间有几十纳米的 中孔和大孔，这样的多层次纳米孔结构有利于物质吸附与传输。附图说明图1为中空二氧化硅微球的扫描电镜(SEM)照片。图2为中空二氧化硅微球的SEM照片。具体实施例方式实施例1首先将65ml乙醇和5ml水加入烧杯中，磁力搅拌IOmin后加入5ml浓度为25%的 氨水继续搅拌5min，然后加入7. 5ml正硅酸乙酯，反应Imin后迅速加入7g聚苯乙烯微球， 常温下继续搅拌反应2h后结束合成反应。将反应后混合物抽滤，洗涤直至抽虑后的清液无 泡沫为止；常温干燥3天；将干燥的粉体以1°C /min的升温速率加热至550°C，并保温6h， 停止加热后在炉中冷却至室温，收集样品。实施例2首先将65ml乙醇和5ml水加入烧杯中，磁力搅拌IOmin后加入5ml浓度为25%的 氨水继续搅拌30min，然后加入IOml正硅酸乙酯，反应Imin后迅速加入2g聚苯乙烯微球， 常温下继续搅拌反应2h后结束合成反应。将反应后混合物抽滤，洗涤直至抽虑后的清液无 泡沫为止；常温干燥3天；将干燥的粉体以1°C /min的升温速率加热至550°C，并保温6h， 停止加热后在炉中冷却至室温，收集样品。实施例3首先将65ml乙醇和5ml水加入烧杯中，磁力搅拌IOmin后加入IOml浓度为25% 的氨水继续搅拌5min，然后加入IOml正硅酸乙酯，反应Imin后迅速加入3. 5g聚苯乙烯微 球，常温下继续搅拌反应3h后结束合成反应。将反应后混合物抽滤，洗涤直至抽虑后的清 液无泡沫为止；常温干燥3天；将干燥的粉体以1°C /min的升温速率加热至550°C，并保温 6h，停止加热后在炉中冷却至室温，收集样品。实施例4首先将65ml乙醇和5ml水加入烧杯中，磁力搅拌IOmin后加入5ml浓度为25% 的氨水和7g聚苯乙烯微球，继续搅拌5min，再加入7. 5ml正硅酸乙酯，常温下继续搅拌反应2h后结束合成反应。将反应后混合物抽滤，洗涤直至抽虑后的清液无泡沫为止；常温干 燥3天；将干燥的粉体以1°C /min的升温速率加热至550°C，并保温6h，停止加热后在炉中 冷却至室温，收集样品。实施例5首先将65ml乙醇和5ml水加入烧杯中，磁力搅拌IOmin后加入5ml浓度为25% 的氨水和2g聚苯乙烯微球，继续搅拌5min，再加入IOml正硅酸乙酯，常温下继续搅拌反应 2h后结束合成反应。将反应后混合物抽滤，洗涤直至抽虑后的清液无泡沫为止；常温干燥3 天；将干燥的粉体以1°C /min的升温速率加热至550°C，并保温6h，停止加热后在炉中冷却 至室温，收集样品。实施例6首先将65ml乙醇和5ml水加入烧杯中，磁力搅拌IOmin后加入I Oml浓度为25% 的氨水和3. 5g聚苯乙烯微球，继续搅拌5min，再加入IOml正硅酸乙酯，常温下继续搅拌反 应2h后结束合成反应。将反应后混合物抽滤，洗涤直至抽虑后的清液无泡沫为止；常温干 燥3天；将干燥的粉体以1°C /min的升温速率加热至550°C，并保温6h，停止加热后在炉中 冷却至室温，收集样品。权利要求，其特征是采用下述步骤(1)将65ml无水乙醇和5ml水加入烧杯中，搅拌均匀后加入5～10ml氨水继续搅拌5～30min，再加入2～10ml正硅酸乙酯后于1-5min内迅速加入0.5～7g聚苯乙烯微球，然后常温搅拌反应1-3h；(2)将上述反应后混合物抽滤，洗本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中空二氧化硅微球的制备方法，其特征是采用下述步骤：（１）将６５ｍｌ无水乙醇和５ｍｌ水加入烧杯中，搅拌均匀后加入５～１０ｍｌ氨水继续搅拌５～３０ｍｉｎ，再加入２～１０ｍｌ正硅酸乙酯后于１－５ｍｉｎ内迅速加入０．５～７ｇ聚苯乙烯微球，然后常温搅拌反应１－３ｈ；（２）将上述反应后混合物抽滤，洗涤，滤饼先于常温干燥，然后加热至５００－６００℃，保温５－８ｈ后停止加热，在炉中冷却至室温，收集样品。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘世权，邱芹，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：88[中国|济南]