单分散微米级球状介孔氧化硅MCM-41合成方法及应用技术

单分散微米级球状介孔氧化硅MCM-41材料的制备方法及应用涉及多孔材料制备以及生物大分子分离领域。材料制备过程为：在水相中加入模板剂十六烷基三甲基溴化胺和碱源，得到澄清溶液，室温下加入无定形氧化硅球，然后引入形貌调控剂氨基烷氧基硅烷(3-氨基丙基三甲氧基硅烷；或3-(2-氨基乙基)丙基三甲氧基硅烷)，晶化得到原粉，过滤干燥后，在550℃下煅烧4小时或酸性乙醇溶液萃取洗涤得到本发明专利技术产品。其比表面积为500～900m2/g、孔容为0.7～1.0cm3/g。本发明专利技术制备的MCM-41微球具有完美的球状形貌和较宽的粒径分布。本发明专利技术还涉及该材料对鸡蛋白溶菌酶和牛血清白蛋白两种蛋白质的竞争分离方面。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种无机材料制备以及生物大分子分离应用领域，具体涉及一种单分 散微米级球状介孔氧化硅MCM-41微球材料及其制备方法和其作为生物大分子分离方面的应用。
技术介绍
1992 年，Mobil 公司合成了中孔氧化硅分子筛 M41S (U. S. Patent 5057296,1991 ； U. S. Patent 5098684,1992)；这种分子筛具有高的比表面积和热稳定性，孔道排列有序、孔 径大小可调，在催化、生物催化、色谱、传感器以及药物的控制释放等方面具有广泛的应用 前景，自报道以来一直备受关注；Mobil公司的研究者合成了中孔氧化硅分子筛M41S—般 是由无规则的颗粒堆积而成的产品，因此在对产品形貌要求比较高的应用领域，例如色谱、 光电子与药物的控制释放等方面，受到一定限制。1998 年，Inagaki 等(S. Inagaki, et al, Stud. Surf. Sci. Catal. , 1998,117 65-76)第一步将Mobil公司合成了中孔氧化硅分子筛M41S应用于色谱的填料，他发现这 种材料由于细小的颗粒、无规则的形貌和较差的机械强度，不适用于色谱柱的填装。自此 之后，介孔材料形貌的控制便成为无数研究者研究的热点。1997年Unger等(K. K. Unger， et al, Adv. Mater. ,1997,9 :254-257)借助于改进的StSber的方法(W.St6ber, et al, J. Colloid Interface Sci.，1968，26 :62-69)合成出具有球状形貌的球状介孔氧化娃 MCM-41，并成功地将其作为高效液相色谱填料应用于有机大分子的分离。但这种方法的主 要弊端在于获得的产品的颗粒尺寸一般小于2 μ m,还需要系统调变特定氧化硅-表面活性 剂介孔相形成的条件，才能得到球状的介孔氧化硅材料。2002 年 Martin 等(T. Martin, et al,Angew. Chem. Int. Ed.，2002，41 :2590-2592) 将伪晶格合成的思想O3Seudomorphic transformation)引入到可控形貌的大颗粒(> 5 μ m)介孔氧化硅MCM-41的合成中，合成的球状介孔氧化硅MCM-41被成功地应用于高效液 相色谱HPLC中有机大分子的分离。在材料的制备过程中他们发现碱源的量与水量是维持 颗粒形貌的关键因素，而且在他们的方法中所使用的无定形氧化硅球必须具有均勻的粒度 分布，他们没有探讨具有宽粒径分布的球状介孔氧化硅MCM-41的可能。鉴于氧化硅材料在食品与医药应用方面是安全的，同时氧化硅表面有大量的表面 硅羟基能够提供进一步表面修饰的锚点，因此在生物学分离方面尤其引人注意。介孔氧化 硅材料应用于生物大分子的分离领域报道较少，大多数报道集中在生物酶的附载与吸附方 面，而且是对单一生物酶的吸附或附载，对于两种或两种以上生物酶的吸附或附载到目前 为止鲜有报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种单分散具有宽粒径分布的微米级球状介孔氧化硅 MCM-41材料的合成方法及应用上述的目的通过以下的技术方案实现单分散微米级球状介孔氧化硅MCM-41的合成方法，第一步制备粒径分布均勻的 介孔氧化硅微球；将烷基三甲基溴化胺表面活性剂和氢氧化钠或氨水无机碱源溶于水中， 在搅拌的条件下得到澄清的溶液；以下述凝胶配比xR yOH- zH20配制成初始凝胶反 应物，其中R表示模板剂，χ为模板剂与氧化硅(Si02)的摩尔比例0. 05 < χ < 0. 25，y为 OH-与Si02的摩尔比例0. 1 ^ y ^ 0. 5, ζ为水与Si02的摩尔比例10 ^ ζ ^ 150 ；加入粒 径分布均勻的无定形氧化硅球，其粒径大小为5-500 μ m，并在室温下搅拌15-45分钟；混合 物移至晶化釜中，在110-120°C下静止晶化2-M小时；得到的固体产物经分离、干燥，得到 产品原粉；第二步，脱除介孔中的烷基三甲基溴化胺表面活性剂，将所得的干燥粉末通过焙 烧法也可以是溶液萃取的方式，所述的焙烧温度为500 800°C，焙烧时间为6 8小时后 得到介孔氧化硅微球；所述的溶液萃取的方式所用的酸性乙醇溶液在60-80°C下回流6 12小时后得到介孔氧化硅微球。单分散微米级球状介孔氧化硅MCM-41合成方法，第一步制备宽粒径分布的介孔 氧化硅微球将烷基三甲基氯化胺表面活性剂和氢氧化钠或氨水无机碱源溶于水中，在搅拌 的条件下得到澄清的溶液；以下述凝胶配比xR yOH- zH20配制成初始凝胶反应物，其 中R表示模板剂，χ为模板剂与氧化硅Si02的摩尔比例0. 05 < χ < 0. 25，y为OH-与Si02 的摩尔比例0. 1彡y彡0. 5，，ζ为水与Si02的摩尔比例10彡ζ彡150 ；加入粒径分布不均 勻的无定形氧化硅球，其粒径大小为5-500 μ m，加入氨基烷氧基硅烷形貌调控剂，加入量视 所用的氨基烷氧基硅烷的类型而定。并在室温下搅拌15-45分钟；混合物移至晶化釜中，在 110-120°C下静止晶化2-M小时；得到的固体产物经分离、干燥，得到产品原粉；第二步，脱除介孔中的烷基三甲基溴化胺表面活性剂，将所得的干燥粉末通过焙 烧法也可以是溶液萃取的方式，所述的焙烧温度为500 800°C，焙烧时间为6 8小时后 得到介孔氧化硅微球；所述的溶液萃取的方式所用的酸性乙醇溶液在60-80°C下回流6 12小时后得到介孔氧化硅微球。单分散微米级球状介孔氧化硅MCM-41的合成方法，第一步制备粒径分布均勻的 介孔氧化硅微球；将烷基三甲基溴化胺表面活性剂和氢氧化钠或氨水无机碱源溶于水中， 在搅拌的条件下得到澄清的溶液；以下述凝胶配比xR yOH- zH20配制成初始凝胶反应 物，其中R表示模板剂，χ为模板剂与氧化硅Si02的摩尔比例0. 12，y为OH-与 Si02的摩尔比例0. 2彡y彡0. 3，ζ为水与Si02的摩尔比例20彡y彡80 ；加入粒径分布 均勻的无定形氧化硅球，其粒径大小为5-500 μ m,并在室温下搅拌15-45分钟；混合物移至 晶化釜中，在110-120°C下静止晶化2-M小时；得到的固体产物经分离、干燥，得到产品原 粉；第二步，脱除介孔中的烷基三甲基溴化胺表面活性剂，将所得的干燥粉末通过焙 烧法也可以是溶液萃取的方式，所述的焙烧温度为500 800°C，焙烧时间为6 8小时后 得到介孔氧化硅微球；所述的溶液萃取的方式所用的酸性乙醇溶液在60-80°C下回流6 12小时后得到介孔氧化硅微球。单分散微米级球状介孔氧化硅MCM-41合成方法，第一步制备宽粒径分布的介孔 氧化硅微球；将烷基三甲基氯化胺表面活性剂和氢氧化钠或氨水无机碱源溶于水中，在搅拌的条件下得到澄清的溶液；以下述凝胶配比xR yOH- zH20配制成初始凝胶反应物， 其中R表示模板剂，χ为模板剂与氧化硅Si02的摩尔比例0. 1 < χ < 0. 2，y为OH-与Si02 的摩尔比例0. 2彡y彡0. 3，ζ为水与Si02的摩尔比例20彡y彡80 ；加入粒径分布不均勻 的无定形氧化硅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单分散微米级球状介孔氧化硅ＭＣＭ－４１的合成方法，其特征是：第一步制备粒径分布均匀的介孔氧化硅微球；将烷基三甲基溴化胺表面活性剂和氢氧化钠或氨水无机碱源溶于水中，在搅拌的条件下得到澄清的溶液；以下述凝胶配比ｘＲ∶ｙＯＨ－∶ｚＨ２Ｏ配制成初始凝胶反应物，其中Ｒ表示模板剂，ｘ为模板剂与氧化硅（ＳｉＯ２）的摩尔比例０．０５≤ｘ≤０．２５，ｙ为ＯＨ－与ＳｉＯ２的摩尔比例０．１≤ｙ≤０．５，ｚ为水与ＳｉＯ２的摩尔比例１０≤ｚ≤１５０；加入粒径分布均匀的无定形氧化硅球，其粒径大小为５－５００μｍ，并在室温下搅拌１５－４５分钟；混合物移至晶化釜中，在１１０－１２０℃下静止晶化２－２４小时；得到的固体产物经分离、干燥，得到产品原粉；第二步，脱除介孔中的烷基三甲基溴化胺表面活性剂，将所得的干燥粉末通过焙烧法也可以是溶液萃取的方式，所述的焙烧温度为５００～８００℃，焙烧时间为６～８小时后得到介孔氧化硅微球；所述的溶液萃取的方式所用的酸性乙醇溶液在６０－８０℃下回流６～１２小时后得到介孔氧化硅微球。

【技术特征摘要】
1.一种单分散微米级球状介孔氧化硅MCM-41的合成方法，其特征是第一步制备 粒径分布均勻的介孔氧化硅微球；将烷基三甲基溴化胺表面活性剂和氢氧化钠或氨水无 机碱源溶于水中，在搅拌的条件下得到澄清的溶液；以下述凝胶配比xR yOH- zH20 配制成初始凝胶反应物，其中R表示模板剂，χ为模板剂与氧化硅(Sit)》的摩尔比例 0. 05彡χ彡0. 25，y为OH-与Si02的摩尔比例0. 1 ^ y ^ 0. 5, ζ为水与Si02的摩尔比例 IO^ ζ ^ 150 ；加入粒径分布均勻的无定形氧化硅球，其粒径大小为5-500 μ m,并在室温下 搅拌15-45分钟；混合物移至晶化釜中，在110-120°C下静止晶化2-M小时；得到的固体产 物经分离、干燥，得到产品原粉；第二步，脱除介孔中的烷基三甲基溴化胺表面活性剂，将所得的干燥粉末通过焙烧法 也可以是溶液萃取的方式，所述的焙烧温度为500 800°C，焙烧时间为6 8小时后得到 介孔氧化硅微球；所述的溶液萃取的方式所用的酸性乙醇溶液在60-80°C下回流6 12小 时后得到介孔氧化硅微球。2.—种单分散微米级球状介孔氧化硅MCM-41合成方法，其特征是第一步制备宽粒径 分布的介孔氧化硅微球将烷基三甲基氯化胺表面活性剂和氢氧化钠或氨水无机碱源溶于 水中，在搅拌的条件下得到澄清的溶液；以下述凝胶配比xR yOH- zH20配制成初始凝 胶反应物，其中R表示模板剂，χ为模板剂与氧化硅Si02的摩尔比例0. 05 < χ < 0. 25，y 为OH-与Si02的摩尔比例0. 1彡y彡0. 5，，ζ为水与Si02的摩尔比例10彡ζ彡150 ；加 入粒径分布不均勻的无定形氧化硅球，其粒径大小为5-500 μ m，加入氨基烷氧基硅烷形貌 调控剂，加入量视所用的氨基烷氧基硅烷的类型而定。并在室温下搅拌15-45分钟；混合物 移至晶化釜中，在110-120°C下静止晶化2-M小时；得到的固体产物经分离、干燥，得到产 品原粉；第二步，脱除介孔中的烷基三甲基溴化胺表面活性剂，将所得的干燥粉末通过焙烧法 也可以是溶液萃取的方式，所述的焙烧温度为500 800°C，焙烧时间为6 8小时后得到 介孔氧化硅微球；所述的溶液萃取的方式所用的酸性乙醇溶液在60-80°C下回流6 12小 时后得到介孔氧化硅微球。3.根据权利要求1所述的单分散微米级球状介孔氧化硅MCM-41的合成方法，其特 征是第一步制备粒径分布均勻的介孔氧化硅微球；将烷基三甲基溴化胺表面活性剂和 氢氧化钠或氨水无机碱源溶于水中，在搅拌的条件下得到澄清的溶液；以下述凝胶配比 xR yOH- zH20配制成初始凝胶反应物，其中R表示模板剂，χ为模板剂与氧化硅Si02 的摩尔比例0. 1彡χ彡0. 2，y为OH-与Si02的摩尔比例0. 2彡y彡0. 3，ζ为水与Si02的 摩尔比例20 < y < 80 ；加入粒径分布均勻的无定形氧化硅球，其粒径大小为5-500 μ m，并 在室温下搅拌15-45分钟；混合物移至...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘献斌，孙艳，孙晓君，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：93