專(zhuān)利名稱(chēng)：一種制備納米級(jí)二氧化硅空心微球的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
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本發(fā)明涉及一種制備納米級(jí)二氧化硅空心微球的方法，特指以聚合物為模板，采用犧牲 模板法制備納米級(jí)二氧化硅空心微球。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，各種具有特殊結(jié)構(gòu)和特殊形貌的納米材料引起了廣泛的關(guān)注，其中之一是空心 微球型納米結(jié)構(gòu)材料。由于球形空心材料具備高表面滲透性，高比表面積，高機(jī)械穩(wěn)定性和 低密度等優(yōu)點(diǎn)，而且其空心部分可容納大量的客體分子或大尺寸的客體，可以產(chǎn)生一些奇特 的基于微觀"包裹"效應(yīng)的性質(zhì)，在科學(xué)研究和工業(yè)技術(shù)應(yīng)用方面具有很大潛力。目前，不同 材料的空心微球已經(jīng)成功制備出來(lái)，例如Ti02， ZnO， Ta205, CdS， Fe304， SiOz等。在眾 多的空心微球中，二氧化硅空心微球可以應(yīng)用在藥物輸送，如可用做色譜分離的載體、控制 藥物緩釋的載體及生化試劑或磁性物質(zhì)的保護(hù)劑催化劑，同時(shí)可以應(yīng)用于吸附劑和涂層等方 向。二氧化硅空心微球的制備方法有很多種，例如犧牲模板法，油冰湖相微乳液法，7K/ 油相逆向乳液法和溶膠-凝膠/乳液技術(shù)。犧牲模板法因其操作簡(jiǎn)單，產(chǎn)品尺寸均一，而被廣泛
應(yīng)用。利用犧牲模板法制備二氧化硅空心微球一般都需要球型模板，最常用的模板有聚苯
乙烯微球，殼聚糖-聚丙烯酸，碳酸鈣納米顆粒，四氧化三鐵納米顆粒等。同時(shí)，正硅垸四乙
酯(TEOS)，四甲氧基硅烷(TMOS)， 二氧化硅納米顆粒和膠體二氧化硅可以用作硅源。
聚苯乙烯膠體顆粒是一種非常吸引人的模板，因?yàn)槠渚邆涑叽缇?，制備?jiǎn)單且價(jià)格便 宜等優(yōu)點(diǎn)。用聚苯乙烯模板法時(shí)，模板表面吸附了胺層并通過(guò)靜電作用誘導(dǎo)二氧化硅層的生 成。經(jīng)過(guò)焙燒或溶解，聚苯乙烯微球模板和胺層被除去，從而得到具備中孔性球殼的二氧化 硅空心微球。但是，使用聚苯乙烯微球模板來(lái)制備的過(guò)程中同樣存在很多困難。胺類(lèi)和聚苯 乙烯微球的結(jié)合程度影響制備的空心微球的完整性。使用硅垸或二氧化硅納米顆粒作為硅源 成本過(guò)高且制備過(guò)程復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提高聚苯乙烯模板和十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)的結(jié) 合程度，本發(fā)明中將模板微球進(jìn)行了表面功能化。通過(guò)使用甲基丙烯酸和苯乙烯進(jìn)行共聚或 者使用硫酸進(jìn)行磺化，從而得到了羧基功能化和磺酸基功能化的聚苯乙烯微球。同時(shí)，本發(fā) 明使用環(huán)境友好和低成本的硅酸鈉溶液作為制備二氧化硅空心微球的硅源替代了通常的硅 烷。
公開(kāi)了一種新型制備納米級(jí)二氧化硅空心微球的方法，即采用硅酸鈉溶液為硅源，改性 聚合物為模板，采用犧牲模板法制備納米級(jí)二氧化硅空心微球。
本發(fā)明所述犧牲模板法制備納米級(jí)二氧化硅空心微球的方法包括下列步驟 (1)聚合物膠體模板微球的制備使用無(wú)皂乳液法，在70 'C水浴中，在四頸燒瓶中加入定量的苯乙烯和蒸餾水，并使用過(guò)硫酸鉀(K2S208)用作聚合反應(yīng)引發(fā)劑，反應(yīng)24小時(shí)， 制備了單純聚苯乙烯微球。
使用同樣的方法，在四頸燒瓶中加入定量的苯乙烯，甲基丙烯酸和蒸餾水。通過(guò)改變苯 乙烯和甲基丙烯酸的體積比10:1 :1，制備了具備不同形貌和尺寸的苯乙烯甲基丙烯酸共聚 微球。通過(guò)比較制備的共聚微球的表面形貌以及尺寸大小，我們得出苯乙烯和甲基丙烯酸最 優(yōu)體積比為10:1。
用濃硫酸對(duì)苯乙烯甲基丙烯酸共聚微球進(jìn)行磺化處理，得到磺化苯乙烯甲基丙烯酸共聚 微球。
(2) 使用這三種模板微球制備二氧化硅-膠體模板復(fù)合微球。取定量的模板微球，分散 到蒸餾水中，并置于80 'C的水浴中。然后加入定量的十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)水溶 液(其中CTAB占模板微球質(zhì)量的5%)并保持?jǐn)嚢?小時(shí)。逐滴加入定量的硅酸鈉溶液到 反應(yīng)液中，使其反應(yīng)水解生成的二氧化硅的量為膠體模板質(zhì)量的10%~100%。反應(yīng)過(guò)程中控 制反應(yīng)液的pH值為6 12。加入完畢后，陳化3小時(shí)。將懸浮液進(jìn)行抽濾，洗滌，干燥。得 到具有不同球殼厚度的二氧化硅-膠體模板復(fù)合微球的樣品。隨著二氧化硅包覆量的增加，二 氧化硅球殼的厚度明顯增加。通過(guò)比較制備的復(fù)合微球的形貌及尺寸，我們得出最優(yōu)二氧化 硅包覆量為40%~80%,最優(yōu)反應(yīng)pH值為9。
(3) 將干燥處理過(guò)的復(fù)合微球樣品在空氣環(huán)境下進(jìn)行焙燒，除去膠體模板核心和CTAB, 得到納米級(jí)二氧化硅空心微球。
本發(fā)明的顯著特點(diǎn)是1)納米二氧化硅空心微球的尺寸及形貌均一，得到的空心微球完 整且產(chǎn)率較高。2)使用硅酸鈉溶液作為硅源，成本較低且易于操作。3)使用CTAB作為球 殼結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，能夠控制二氧化硅在核心模板表面成膜。因而，我們的制備方法不僅操作簡(jiǎn) 單，成本低廉，而且對(duì)今后二氧化硅空心微球的工業(yè)化生產(chǎn)具備一定的指導(dǎo)意義。


其中圖l、圖2、圖3分別為制備的苯乙烯-甲基丙烯酸共聚模板微球，二氧化硅和該膠 體模板的復(fù)合微球，焙燒后得到的二氧化硅空心微球形貌的掃描電鏡圖4、圖5、圖6分別為制備的單純聚苯乙烯模板微球，二氧化硅和該膠體模板的復(fù)合微 球，焙燒后二氧化硅空心微球形貌的掃描電鏡圖7、圖8、圖9分別為制備的磺化苯乙烯甲基丙烯酸共聚微球，二氧化硅和該膠體模板 的復(fù)合微球，焙燒后得到的二氧化硅空心微球形貌的掃描電鏡圖IO、圖ll、圖12分別為以磺化苯乙烯甲基丙烯酸共聚微球作為膠體模板，二氧化硅 包覆量依次為40%、 60%、 80%的二氧化硅空心微球的透射電鏡圖13為本發(fā)明的反應(yīng)流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明
4實(shí)施例1
在70'C的水浴環(huán)境中，將50ml苯乙烯，5ml甲基丙烯酸，450ml蒸餾水加入到1000 ml 的四頸燒瓶中(苯乙烯與甲基丙烯酸體積比為10:1)，進(jìn)行機(jī)械攪拌，將10 ml 25g/L的K2S208 水溶液加入引發(fā)反應(yīng)。反應(yīng)24小時(shí)后得到苯乙烯-甲基丙烯酸共聚微球乳液。將乳液進(jìn)行離 心分離，洗滌，得到直徑約為380 nm左右的苯乙烯-甲基丙烯酸共聚膠體模板。
將5 g制備的模板微球加入到150 ml蒸餾水中，超聲分散20分鐘得到穩(wěn)定分散的懸浮 液。將懸浮液轉(zhuǎn)移到IOOO ml大燒杯中，并置于80'C的水浴中。然后加入5 ml CTAB水溶液 (50 g/L)并保持?jǐn)嚢鑜小時(shí)。
利用恒流泵在3小時(shí)內(nèi)將300 ml硅酸鈉溶液(O.l mol/L)逐滴加入到反應(yīng)液中，二氧化 硅包覆量為40%。并且通過(guò)改變硫酸溶液的滴入速度控制反應(yīng)液的pH值為9，滴加完成后繼 續(xù)攪拌3小時(shí)進(jìn)行陳化。將懸浮液進(jìn)行抽濾，并用蒸餾水洗滌至濾液的電導(dǎo)率低于20mS/m。 濾餅至于12(TC烘箱中干燥4小時(shí)。將制備的樣品在空氣環(huán)境下進(jìn)行焙燒，焙燒溫度為550 'C，焙燒時(shí)間為4小時(shí)，用以除去膠體模板核心和CTAB。得到二氧化硅空心微球。
對(duì)制備的苯乙烯-甲基丙烯酸共聚模板微球，二氧化硅和該膠體模板的復(fù)合微球，焙燒后 得到的二氧化硅空心微球進(jìn)行掃描電子顯微鏡(SEM)分析。
掃描結(jié)果見(jiàn)附圖，依次為圖1， 2， 3。
實(shí)施例2
在70'C的水浴環(huán)境中，將50ml苯乙烯，450ml蒸餾水加入到1000 ml的四頸燒瓶中，進(jìn) 行機(jī)械攪拌，將10 ml 20g/L的K2SA水溶液加入引發(fā)反應(yīng)。反應(yīng)12小時(shí)后得到單純聚苯乙 烯微球乳液。乳液進(jìn)行離心分離，洗滌，得到直徑約為650 nra的單純聚苯乙烯膠體模板。
將5 g制備的模板微球加入到150 ml蒸餾水中，超聲分散20分鐘得到穩(wěn)定分散的懸浮 液。將懸浮液轉(zhuǎn)移到IOOO ml大燒杯中，并置于80'C的水浴中。然后加入5 ml CTAB水溶液 (50 g/L)并保持?jǐn)嚢鑜小時(shí)。
利用恒流泵在3小時(shí)內(nèi)將600 ml硅酸鈉溶液(0.1 mol/L)逐滴加入到反應(yīng)液中，二氧化 硅包覆量為40%。并且通過(guò)改變硫酸溶液的滴入速度控制反應(yīng)液的pH值為9，滴加完成后繼 續(xù)攪拌3小時(shí)進(jìn)行陳化。將懸浮液進(jìn)行抽濾，并用蒸餾水洗漆至濾液的電導(dǎo)率低于20mS/m。 濾餅至于120'C烘箱中干燥4小時(shí)。
將制備的樣品在空氣環(huán)境下進(jìn)行焙燒，焙燒溫度為55(TC,焙燒時(shí)間為4小時(shí)，用以除 去膠體模板核心和CTAB。
對(duì)制備的單純聚苯乙烯模板微球，二氧化硅和該膠體模板的復(fù)合微球，焙燒后得到的樣 品進(jìn)行掃描電子顯微鏡(SEM)分析。采用該種方法能得到二氧化硅-膠體模板復(fù)合微球，但 得不到完整穩(wěn)定的二氧化硅空心微球。
掃描結(jié)果見(jiàn)附圖，依次為圖4， 5， 6。實(shí)施例3
在70'C的水浴環(huán)境中，將50ml苯乙烯，5ml甲基丙烯酸，450ml蒸餾水加入到1000 ml 的四頸燒瓶中，進(jìn)行機(jī)械攪拌，將10 ml 20g/L的K2S20s水溶液加入引發(fā)反應(yīng)。反應(yīng)12小時(shí) 后得到苯乙烯-甲基丙烯酸共聚微球乳液。將制備的苯乙烯-甲基丙烯酸共聚微球乳液加入到 500 ml燒杯中并置于40'C的水浴中，然后逐滴加入200 ml濃硫酸(98 wt O并保持?jǐn)嚢瑁?得到磺化處理的聚苯乙烯微球。將乳液進(jìn)行離心分離，洗滌，得到直徑約為440nm左右的磺 化聚苯乙烯膠體模板。
將5 g制備的磺化聚苯乙烯模板微球加入到150 ml蒸餾水中，超聲分散20分鐘得到穩(wěn) 定分散的懸浮液。將懸浮液轉(zhuǎn)移到1000 ml大燒杯中，并置于80"C的水浴中。然后加入5ml CTAB水溶液(50 g/L)并保持?jǐn)嚢鑜小時(shí)。
利用恒流泵在3小時(shí)內(nèi)將300 ml硅酸鈉溶液(0.1 tnol/L)逐滴加入到反應(yīng)液中，二氧化 硅包覆量為40%。并且通過(guò)改變硫酸溶液的滴入速度控制反應(yīng)液的PH值為9，滴加完成后繼 續(xù)攪拌3小時(shí)進(jìn)行陳化。將懸浮液進(jìn)行抽濾，并用蒸餾水洗滌至濾液的電導(dǎo)率低于20mS/m。 濾餅至于120'C烘箱中干燥4小時(shí)。將制備的樣品在空氣環(huán)境下進(jìn)行焙燒，焙燒溫度為550 °C,焙燒時(shí)間為4小時(shí)，用以除去膠體模板核心和CTAB。得到二氧化硅空心微球。
對(duì)制備的磺化苯乙烯甲基丙烯酸共聚微球，二氧化硅和該膠體模板的復(fù)合微球，焙燒后 得到的二氧化硅空心微球進(jìn)行掃描電子顯微鏡(SEM)分析。同時(shí)對(duì)得到的二氧化硅空心微球 進(jìn)行透射電于顯微鏡(TEM)分析。
掃描結(jié)果見(jiàn)附圖，依次為圖7, 8， 9。
透射結(jié)果見(jiàn)附圖10。
實(shí)施例4
采用例3中所使用的實(shí)驗(yàn)方法制備直徑約為440 nm的磺化苯乙烯甲基丙烯酸共聚微球。 將5 g制備的磺化聚苯乙烯模板微球加入到150 ml蒸餾水中，超聲分散20分鐘得到穩(wěn) 定分散的懸浮液。將懸浮液轉(zhuǎn)移到1000ml大燒杯中，并置于80'C的水浴中。然后加入5ml CTAB水溶液(50 g/L)并保持?jǐn)嚢鑜小時(shí)。
利用恒流泵在3小時(shí)內(nèi)將450 ral硅酸鈉溶液(0.1 mol/L)逐滴加入到反應(yīng)液中，二氧化 硅包覆量為40%。并且通過(guò)改變硫酸溶液的滴入速度控制反應(yīng)液的pH值為6，滴加完成后繼 續(xù)攪拌3小時(shí)進(jìn)行陳化。將懸浮液進(jìn)行抽濾，并用蒸餾水洗滌至濾液的電導(dǎo)率低于20mS/in。 濾餅至于120'C烘箱中干燥4小時(shí)。將制備的樣品在空氣環(huán)境下進(jìn)行焙燒，焙燒溫度為550 'C，焙燒時(shí)間為4小時(shí)，用以除去膠體模板核心和CTAB。不能得到尺寸均一的二氧化硅空心 微球。
實(shí)施例5
采用例3中所使用的實(shí)驗(yàn)方法制備直徑約為440 ran的磺化苯乙烯甲基丙烯酸共聚微球。
6將5 g制備的磺化聚苯乙烯模板微球加入到150 ml蒸餾水中，超聲分散20分鐘得到穩(wěn) 定分散的懸浮液。將懸浮液轉(zhuǎn)移到1000 ml大燒杯中，并置于80'C的水浴中。然后加入5ml CTAB水溶液(50 g/L)并保持?jǐn)嚢鑜小時(shí)。
利用恒流泵在3小時(shí)內(nèi)將450 ml硅酸鈉溶液(0.1 mol/L)逐滴加入到反應(yīng)液中，二氧化 硅包覆量為40%。并且通過(guò)改變硫酸溶液的滴入速度控制反應(yīng)液的pH值為12，滴加完成后繼 續(xù)攪拌3小時(shí)進(jìn)行陳化。將懸浮液進(jìn)行抽濾，并用蒸餾水洗滌至濾液的電導(dǎo)率低于20mS/m。 濾餅至于120'C烘箱中干燥4小時(shí)。將制備的樣品在空氣環(huán)境下進(jìn)行焙燒，焙燒溫度為550 'C,焙燒時(shí)間為4小時(shí)，用以除去膠體模板核心和CTAB。不能得到尺寸均一的二氧化硅空心 微球。
實(shí)施例6
采用例3中所使用的實(shí)驗(yàn)方法制備直徑約為440 nm的磺化苯乙烯甲基丙烯酸共聚微球。
將5 g制備的磺化聚苯乙烯模板微球加入到150 ml蒸餾水中，超聲分散20分鐘得到穩(wěn) 定分散的懸浮液。將懸浮液轉(zhuǎn)移到1000 ml大燒杯中，并置于80'C的水浴中。然后加入5ml CTAB水溶液(50 g/L)并保持?jǐn)嚢?小時(shí)。
利用恒流泵在3小時(shí)內(nèi)將450 ml硅酸鈉溶液(O. 1 mol/L)逐滴加入到反應(yīng)液中，二氧化 硅包覆量為60%。并且通過(guò)改變硫酸溶液的滴入速度控制反應(yīng)液的pH值為9，滴加完成后繼 續(xù)攪拌3小時(shí)進(jìn)行陳化。將懸浮液進(jìn)行抽濾，并用蒸餾水洗滌至濾液的電導(dǎo)率低于20mS/m。 濾餅至于120'C烘箱中干燥4小時(shí)。將制備的樣品在空氣環(huán)境下進(jìn)行焙燒，焙燒溫度為550 'C，焙燒時(shí)間為4小時(shí)，用以除去膠體模板核心和CTAB。得到二氧化硅空心微球。
焙燒后得到的二氧化硅空心微球進(jìn)行透射電子顯微鏡(TEM)分析，觀察其二氧化硅球殼 的厚度。
透射結(jié)果見(jiàn)附圖ll。 實(shí)施例7
采用例3中所使用的實(shí)驗(yàn)方法制備直徑約為440 ran的磺化苯乙烯甲基丙烯酸共聚微球。
將5 g制備的磺化聚苯乙烯模板微球加入到150 ml蒸餾水中，超聲分散20分鐘得到穩(wěn) 定分散的懸浮液。將懸浮液轉(zhuǎn)移到1000 ml大燒杯中，并置于80'C的水浴中。然后加入5ml CTAB7jC溶液(50 g/L)并保持?jǐn)嚢?小時(shí)。
利用恒流泵在3小時(shí)內(nèi)將600 ml硅酸鈉溶液(0.1 mol/L)逐滴加入到反應(yīng)液中，二氧化 硅包覆量為80%。并且通過(guò)改變硫酸溶液的滴入速度控制反應(yīng)液的pH值為9，滴加完成后繼 續(xù)攪拌3小時(shí)進(jìn)行陳化。將懸浮液進(jìn)行抽濾，并用蒸餾水洗滌至濾液的電導(dǎo)率低于20mS/m。 濾餅至于120'C烘箱中干燥4小時(shí)。將制備的樣品在空氣環(huán)境下進(jìn)行焙燒，焙燒溫度為550 'C，焙燒時(shí)間為4小時(shí)，用以除去膠體模板核心和CTAB。得到二氧化硅空心微球。
焙燒后得到的二氧化硅空心微球進(jìn)行透射電子顯微鏡(TEM)分析，觀察其二氧化硅球殼 的厚度。透射結(jié)果見(jiàn)附圖12。
實(shí)施例8
采用例3中所使用的實(shí)驗(yàn)方法制備直徑約為440 nm的磺化苯乙烯甲基丙烯酸共聚微球。 將5 g制備的磺化聚苯乙烯模板微球加入到150 ml蒸餾水中，超聲分散20分鐘得到穩(wěn) 定分散的懸浮液。將懸浮液轉(zhuǎn)移到1000 ml大燒杯中，并置于80'C的水浴中。然后加入5ml CTAB水溶液(50 g/L)并保持?jǐn)嚢鑜小時(shí)。
利用恒流泵在3小時(shí)內(nèi)將75 ml硅酸鈉溶液(0.1 mol/L)逐滴加入到反應(yīng)液中，二氧化硅 包覆量為10%。并且通過(guò)改變硫酸溶液的滴入速度控制反應(yīng)液的pH值為9，滴加完成后繼續(xù) 攪拌3小時(shí)進(jìn)行陳化。將懸浮液進(jìn)行抽濾，并用蒸餾水洗滌至濾液的電導(dǎo)率低于20 mS/m。 濾餅至于120'C烘箱中干燥4小時(shí)。將制備的樣品在空氣環(huán)境下進(jìn)行焙燒，焙燒溫度為550 'C，焙燒時(shí)間為4小時(shí)，用以除去膠體模板核心和CTAB。得到二氧化硅空心微球。不能得到 尺寸均一的二氧化硅空心微球。
實(shí)施例9
采用例2中所使用的實(shí)驗(yàn)方法制備直徑約為440 nm的磺化苯乙烯甲基丙烯酸共聚微球。 將5 g制備的磺化聚苯乙烯模板微球加入到150 ml蒸餾水中，超聲分散20分鐘得到穩(wěn) 定分散的懸浮液。將懸浮液轉(zhuǎn)移到1000ml大燒杯中，并置于80'C的水浴中。然后加入5ml CTAB水溶液(50 g/L)并保持?jǐn)嚢鑜小時(shí)。
利用恒流泵在3小時(shí)內(nèi)將750 ml硅酸鈉溶液(0.1 mol/L)逐滴加入到反應(yīng)液中，二氧化 硅包覆量為100%。并且通過(guò)改變硫酸溶液的滴入速度控制反應(yīng)液的pH值為9,滴加完成后繼 續(xù)攪拌3小時(shí)進(jìn)行陳化。將懸浮液進(jìn)行抽濾，并用蒸餾水洗滌至濾液的電導(dǎo)率低于20mS/m。 濾餅至于120'C烘箱中干燥4小時(shí)。將制備的樣品在空氣環(huán)境下進(jìn)行焙燒，焙燒溫度為550 'C,焙燒時(shí)間為4小時(shí)，用以除去膠體模板核心和CTAB。得到二氧化硅空心微球。不能得到 尺寸均一的二氧化硅空心微球。
權(quán)利要求
1、一種制備納米級(jí)二氧化硅空心微球的方法，即采用硅酸鈉溶液為硅源，改性聚合物為模板，采用犧牲模板法制備納米級(jí)二氧化硅空心微球，其特征在于按照下述步驟進(jìn)行(1)聚合物膠體模板微球的制備；(2)二氧化硅-膠體模板復(fù)合微球的制備；(3)對(duì)復(fù)合微球進(jìn)行焙燒，即得到納米級(jí)二氧化硅空心微球。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備納米級(jí)二氧化硅空心微球的方法，其特征在于 聚合物膠體模板微球的制備按照下述步驟進(jìn)行在70 'C水浴中，在四頸燒瓶中加入苯乙 烯和蒸餾水，過(guò)硫酸鉀(K2S208)用作聚合反應(yīng)引發(fā)劑，反應(yīng)24小時(shí)i制備得到單純聚苯乙烯微球；或者在四頸燒瓶中加入苯乙烯，甲基丙烯酸和蒸餾水，過(guò)硫酸鉀(K2S208)用作聚合反應(yīng)引發(fā)劑，反應(yīng)24小時(shí)，制備得到苯乙烯甲基丙烯酸共聚微球，其中苯乙烯 和甲基丙烯酸的體積比為10:1 1:1，最優(yōu)體積比為10:1;或者用濃硫酸對(duì)苯乙烯甲基丙烯 酸共聚微球進(jìn)行磺化處理，得到磺化苯乙烯甲基丙烯酸共聚微球。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備納米級(jí)二氧化硅空心微球的方法，其特征在于二 氧化硅-膠體模板復(fù)合微球的制備按照下述步驟進(jìn)行取一定量的模板微球，超聲溶于蒸 餾水中，在80 'C的水浴中，加入占模板微球質(zhì)量5%的十六垸基三甲基溴化胺(CTAB), 并保持?jǐn)嚢?小時(shí)；再逐滴加入定量的硅酸鈉溶液到反應(yīng)液中，使其反應(yīng)水解生成的二氧 化硅的量為膠體模板質(zhì)量的10%~100%;反應(yīng)過(guò)程中控制反應(yīng)液的pH值為6 12;加入完 畢后，陳化3小時(shí)；將懸浮液進(jìn)行抽濾，洗滌，干燥；即得到二氧化硅-膠體模板復(fù)合微 球；其中二氧化硅最優(yōu)包覆量為40%~80%，最優(yōu)反應(yīng)pH值為9。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備納米級(jí)二氧化硅空心微球的方法，其特征在于對(duì) 制備得到的二氧化硅-膠體模板復(fù)合微球空氣環(huán)境下進(jìn)行焙燒，焙燒溫度為55(TC，焙燒時(shí) 間為4小時(shí)，即得到納米級(jí)二氧化硅空心微球。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種制備納米級(jí)二氧化硅空心微球的方法，即采用硅酸鈉溶液為硅源，改性聚合物為模板，采用犧牲模板法制備納米級(jí)二氧化硅空心微球，按照下述步驟進(jìn)行(1)聚合物膠體模板微球的制備；(2)二氧化硅-膠體模板復(fù)合微球的制備；(3)對(duì)復(fù)合微球進(jìn)行焙燒，即得到納米級(jí)二氧化硅空心微球。本發(fā)明中制備得到納米二氧化硅空心微球的尺寸及形貌均一、完整且產(chǎn)率較高。使用硅酸鈉溶液作為硅源，成本較低且易于操作。使用CTAB作為球殼結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，能夠控制二氧化硅在核心模板表面成膜。因而，本發(fā)明不僅操作簡(jiǎn)單，成本低廉，而且對(duì)今后二氧化硅空心微球的工業(yè)化生產(chǎn)具備一定的指導(dǎo)意義。
文檔編號(hào)C01B33/18GK101559951SQ200910027828
公開(kāi)日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2009年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月15日
發(fā)明者盧章準(zhǔn), 姜廷順, 張東芝, 張運(yùn)生, 殷恒波, 江瑞生, 沈玉堂, 晨 葛, 薛金娟, 陳維廣 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)