專利名稱：粒徑30～80nm的二氧化硅空心球的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及納米無機材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種粒徑30 SOnm的ニ氧化硅空心球的制備方法。
背景技術(shù)：
ニ氧化硅空心球材料具有大的比表面積和孔洞、可調(diào)的粒徑、密度低、絕熱性好， 在藥物釋放、催化、吸附、分離等領(lǐng)域有著很大的應(yīng)用前景。ニ氧化硅球的尺寸對其性能影響很大。I. A. Rahmana等在《Materials Chemistry and Physics))(材料物理化學(xué))2009年第114期第1卷3沘_332頁發(fā)表 j' IS 73 ((Size-dependent Physicochemical and Optical Properties of Silica Nanoparticles》(ニ氧化硅納米顆粒的物理化學(xué)和光學(xué)性質(zhì)與尺寸的關(guān)系)的文章，指出 ニ氧化硅納米顆粒的物理化學(xué)和光學(xué)性質(zhì)與尺寸密切相關(guān)，尺寸越小，性能越好。ニ氧化硅空心球材料的制備方法主要基于模板，可以分為硬模板法和軟模板法。 有機粒子、無機粒子、聚電解質(zhì)納米粒子等可以用作硬模板。乳液、膠束、大分子聚集體、氣泡等可以作為軟模板。雖然尺寸較小的粒子可以通過硬模板法合成，然而硬模板法制備模板的步驟復(fù)雜，模板去除過程中球殼不穩(wěn)定甚至破碎，合成中不方便裝載客體分子，這些缺點大大限制了空心球的應(yīng)用。軟模板法具有更高的靈活性，容易得到尺寸更小的結(jié)構(gòu)。表面活性劑能夠形成各種結(jié)構(gòu)，如膠束、囊泡等，結(jié)構(gòu)易于控制。陰離子表面活性劑去污力強， 價格低廉，穩(wěn)定性好，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。Shunai Che 在《Nature Materials》(自然材料)2003 年第 2 卷 801-805 頁發(fā)表了題為《A Novel Anionic Surfactant Templating Route for Synthesizin g Mesoporous Silica with Unique Structure》(一種以陰離子表面活性劑為模板，用于合成具有獨特結(jié)構(gòu)的介孔ニ氧化硅材料的新型方法)的文章，首次利用陰離子表面活性劑為模板，以帶胺基官能團的硅烷為共結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，成功地合成了具有介孔的ニ氧化硅材料。共結(jié)構(gòu)導(dǎo)向法合成的材料帶有特定的官能團，這些官能團能夠在材料表面均勻分散。Lu Han 等在《Solid State Sciences))(固體科學(xué))2010 年第 13 卷 72 ト728 頁發(fā)表/題為《Anionic Surfactants Templating Route for Synthesizing Silica Hollow Spheres with Different Shell Porosity》(以陰離子表面活性劑為模板合成具有不同孔隙率的ニ氧化硅空心球)，用幾種不同的陰離子表面活性劑作為模板，合成了粒徑在80 220nm的介孔ニ氧化硅空心球。以棕櫚酸為模板合成出了 100 200nm粒徑的ニ氧化硅空心球；然而該方法不適用于制備更小粒徑的ニ氧化硅空心球。雖然粒徑小的ニ氧化硅空心球需求量很大，但是以陰離子表面活性劑作為模板合成的SOnm以下的ニ氧化硅的空心球尚未見報道；粒徑在SOnm以下的ニ氧化硅的空心球的制備方法仍是本領(lǐng)域研究的重點
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供ー種粒徑30 SOnm的ニ 氧化硅空心球的制備方法。該方法以陰離子表面活性劑為模板，采用共結(jié)構(gòu)導(dǎo)向法合成路線，得到粒徑和殼層厚度可控的ニ氧化硅空心球形材料。本發(fā)明目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的本發(fā)明涉及ー種粒徑30 SOnm的ニ氧化硅空心球的制備方法，包括如下步驟步驟一，將陰離子表面活性劑和堿液加入去離子水中，加熱攪拌至陰離子表面活性劑溶解；步驟ニ，攪拌下，向步驟一所得的溶液中加入含胺基官能團的共結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，然后加入硅源，制成混合液；步驟三，將步驟ニ制得的混合液加熱靜置反應(yīng)后，離心洗滌、干燥、焙燒，即得所述
ニ氧化硅空心球。優(yōu)選的，所述加入的陰離子表面活性剤、堿液、去離子水、含胺基官能團的共結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑和硅源的摩爾比為1 (0.2 0.6) (500 10000) (0. 3 2) (3 50)。優(yōu)選的，步驟一中所述的陰離子表面活性劑為十六烷酸[CH3(CH2)14COOH]。優(yōu)選的，步驟一中所述的加熱攪拌是指在50 90°C下攪拌。優(yōu)選的，步驟一中所述的堿液為濃度為0. 5 5mol/L的氫氧化鈉或氫氧化鉀水溶液。優(yōu)選的，步驟ニ中所述的含胺基官能團的共結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑的結(jié)構(gòu)如式(I)所示(R1O)3Si-R-NR2R3 式(I)；其中，R1, R2, R3為C1 C4直鏈、分支鏈烷基或氫原子；R為C1 C4的直鏈或分支鏈烷基。優(yōu)選的，所述的含胺基官能團的共結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑為3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、4-氨丙基三甲氧基硅烷、N-三甲氧基硅丙基-N-甲基胺、N-三甲氧基硅丙基-N，N- ニ甲基胺、N-三乙氧基硅丙基-N，N- ニ丙基胺、N-三乙氧基硅丙基-N- 丁基胺、 N-三甲氧基硅丙基-N，N, N-三甲基氯化銨或N-三甲氧基硅丙基-N，N, N-三丁基溴化銨。優(yōu)選的，步驟ニ中所述的硅源，其結(jié)構(gòu)如式(II)所示(R1O)m-Si-Xn 式(II)；其中，m為2 4中的任一整數(shù)，η為0 2中的任一整數(shù)，且m+n = 4氓為C1 C4的直鏈、分支鏈烷基或氫原子；X為Cl C4的直鏈或分支鏈烷基。優(yōu)選的，所述的硅源為四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四丙氧基硅烷、四異丙氧基
硅烷、四丁氧基硅烷、ニ甲氧基ニ甲基硅烷、ニ甲基ニ乙氧硅烷，三甲氧基甲硅烷、三乙氧基甲基硅烷、三甲氧基乙基硅烷、三乙氧基乙基硅烷、三甲氧基乙烯基硅烷、三乙氧基乙烯基硅烷或ニ甲氧基ニ異丙基硅烷。優(yōu)選的，步驟三中所述的加熱靜置反應(yīng)為在50 90°C下反應(yīng)0. 5 120小時后，
硅源縮聚形成ニ氧化硅材料。優(yōu)選的，步驟三中所述的焙燒為在350 550°C下對洗滌干燥后的ニ氧化硅沉淀物焙燒3 M小吋。本發(fā)明的基本工作原理在于陰離子表面活性劑在水中形成膠束，其疏水鏈部分由于疏水相互作用互相聚集形成膠束內(nèi)核，而親水部分在膠束外與水分子相互作用。含胺基官能團的共結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑由兩部分組成，其胺基部分可以與陰離子表面活性劑通過靜電カ 發(fā)生相互作用，其硅氧烷部分可以與硅源發(fā)生縮聚，共同形成ニ氧化硅壁?，F(xiàn)有文獻報道的合成空心球的陰離子表面活性劑的疏水性強，在水中溶解性差，得到的材料粒徑比較大；而本發(fā)明的方法能夠得到粒徑較小的ニ氧化硅空心球，實現(xiàn)的關(guān)鍵步驟是，在合成體系中加入堿。一方面，堿可以使部分表面活性劑的羧基變成羧酸根離子，乳化油滴，減小油滴的尺寸，增加表面活性劑的溶解性。另ー方面，堿改變?nèi)芤旱腜H值，促進硅源的水解和縮聚速率，同時影響表面活性劑/共結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑/硅源體系的組裝過程。通過改變合成條件，如表面活性劑濃度、堿的量、共結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑的量、硅源的量等，能夠得到30 SOnm粒徑的ニ氧化硅空心球。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果為本發(fā)明通過改變表面活性劑濃度、堿的量、共結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑的量、硅源的量等合成條件，能夠得到30 SOnm粒徑的ニ氧化硅空心球。


圖1為實施例1制備的ニ氧化硅空心球形材料的電鏡照片；圖2為實施例3制備的ニ氧化硅空心球形材料的電鏡照片；圖3為實施例6制備的ニ氧化硅空心球形材料的電鏡照片。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細(xì)說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。實施例1在50°C水浴下，0. 256g CH3 (CH2) 14C00H和0. 15g 2mol/L的氫氧化鈉水溶液加入 25. 6g去離子水中，攪拌至陰離子表面活性劑溶解形成溶液；向該溶液加入0. 221g 3-氨丙基三乙氧基硅烷和1.456g四乙氧基硅烷，得到混合溶液。反應(yīng)物摩爾比例為表面活性劑 氫氧化鈉水含胺基官能團的共結(jié)構(gòu)表面活性劑硅源1 0. 3 1422 1 7。該體系攪拌10分鐘后，放入80°C恒溫水浴靜置反應(yīng)M小吋。反應(yīng)后的ニ氧化硅溶液經(jīng)過離心分離，水和乙醇洗滌后，冷凍干燥得到固體沉淀。550°C下進行焙燒處理6小吋，可去除有機模板，得到具有官能團的ニ氧化硅材料。通過掃描電鏡、透射電鏡對該材料進行表征。圖Ι-a、圖l_b分別是該材料的掃描電鏡照片、透射電鏡照片。從掃描電鏡和透射電鏡照片可以看出所得材料為空心、球形、平均粒徑45nm、殼層厚度為8nm的ニ氧化硅材料。實施例2在60°C水浴下，0. 256g CH3 (CH2) 14C00H和0. 15g 2mol/L的氫氧化鈉水溶液加入 25. 6g去離子水中，攪拌至陰離子表面活性劑溶解形成溶液。向該溶液加入0. 155g 3-氨丙基三乙氧基硅烷和1.456g四乙氧基硅烷，得到混合溶液。反應(yīng)物摩爾比例為表面活性劑 氫氧化鈉水含胺基官能團的共結(jié)構(gòu)表面活性劑硅源1 0. 3 1422 0. 7 7。該體系攪拌10分鐘后，放入80°C恒溫水浴靜置反應(yīng)M小吋。反應(yīng)后的ニ氧化硅溶液經(jīng)過離心分離，水和乙醇洗滌后，冷凍干燥得到固體沉淀。550°C下進行焙燒處理3小吋，可去除有機模板，得到具有官能團的ニ氧化硅材料。通過掃描電鏡、透射電鏡對該材料進行表征。所得材料為空心、球形、平均粒徑 35nm、殼層厚度為7nm的ニ氧化硅材料。實施例3在70°C水浴下，0. 256g CH3 (CH2) 14C00H和0. 15g 2mol/L的氫氧化鈉水溶液加入 51. 2g去離子水中，攪拌至陰離子表面活性劑溶解形成溶液。向該溶液加入0.221g 3-氨丙基三乙氧基硅烷和1.456g四乙氧基硅烷，得到混合溶液。反應(yīng)物摩爾比例為表面活性劑 氫氧化鈉水含胺基官能團的共結(jié)構(gòu)表面活性劑硅源1 0. 3 2844 1 7。該體系攪拌10分鐘后，放入80°C恒溫水浴靜置反應(yīng)M小吋。反應(yīng)后的ニ氧化硅溶液經(jīng)過離心分離，水和乙醇洗滌后，冷凍干燥得到固體沉淀。550°C下進行焙燒處理6小吋，可去除有機模板，得到具有官能團的ニ氧化硅材料。通過掃描電鏡、透射電鏡對該材料進行表征。圖2_a、圖2_b分別是該材料的掃描電鏡照片、透射電鏡照片。從掃描電鏡和透射電鏡照片可以看出所得材料為空心、球形、平均粒徑40nm、殼層厚度為6nm的ニ氧化硅材料。實施例4在80°C水浴攪拌下，0. 256g CH3 (CH2) 14C00H和0. 2g 3mol/L的氫氧化鈉水溶液加入25. 6g去離子水中，攪拌至陰離子表面活性劑溶解形成溶液。向該溶液加入0.221g 3-氨丙基三乙氧基硅烷和1. 456g四乙氧基硅烷，得到混合溶液。反應(yīng)物摩爾比例為表面活性劑氫氧化鈉水含胺基官能團的共結(jié)構(gòu)表面活性劑硅源1 0.6 1422 1 7。 該體系攪拌10分鐘后，放入80°C恒溫水浴靜置反應(yīng)12小吋。反應(yīng)后的ニ氧化硅溶液經(jīng)過離心分離，水和乙醇洗滌后，冷凍干燥得到固體沉淀。550°C下進行焙燒處理6小吋，可去除有機模板，得到具有官能團的ニ氧化硅材料。通過掃描電鏡、透射電鏡對該材料進行表征。所得材料為空心、球形、平均粒徑 30nm、殼層厚度為5nm的ニ氧化硅材料。實施例5在90°C水浴下，0. 256g CH3 (CH2) 14C00H和0. 15g 2mol/L的氫氧化鈉水溶液加入 25. 6g去離子水中，攪拌至陰離子表面活性劑溶解形成溶液。向該溶液加入0.221g 3-氨丙基三乙氧基硅烷和3. 12g四乙氧基硅烷，得到混合溶液。反應(yīng)物摩爾比例為表面活性劑 氫氧化鈉水含胺基官能團的共結(jié)構(gòu)表面活性劑硅源1 0.3 1422 1 15。該體系攪拌10分鐘后，放入80°C恒溫水浴靜置反應(yīng)M小吋。反應(yīng)后的ニ氧化硅溶液經(jīng)過離心分離，水和乙醇洗滌后，冷凍干燥得到固體沉淀。550°C下進行焙燒處理6小吋，可去除有機模板，得到具有官能團的ニ氧化硅材料。通過掃描電鏡、透射電鏡對該材料進行表征。所得材料為空心、球形、平均粒徑 50nm、殼層厚度為Ilnm的ニ氧化硅材料。實施例6在65°C水浴下，0. 256g CH3 (CH2) 14C00H和0. 06g 5mol/L的氫氧化鈉水溶液加入 25. 6g去離子水中，攪拌至陰離子表面活性劑溶解形成溶液。向該溶液加入0. 179g 3-氨丙基三甲氧基硅烷和3. 952g四乙氧基硅烷，得到混合溶液。反應(yīng)物摩爾比例為表面活性劑氫氧化鈉水含胺基官能團的共結(jié)構(gòu)表面活性劑硅源1 0.3 2844 1 19。該體系攪拌10分鐘后，放入80°C恒溫水浴靜置反應(yīng)M小吋。反應(yīng)后的ニ氧化硅溶液經(jīng)過離心分離，水和乙醇洗滌后，冷凍干燥得到固體沉淀。350°C下進行焙燒處理6小吋，可去除有機模板，得到具有官能團的ニ氧化硅材料。通過掃描電鏡、透射電鏡對該材料進行表征。圖3-a、圖3-b分別是該材料的掃描電鏡照片、透射電鏡照片。從掃描電鏡和透射電鏡照片可以看出所得材料為空心、球形、平均粒徑65nm、殼層厚度為Ilnm的ニ氧化硅材料。實施例7在70°C水浴下，0. 256g CH3 (CH2) 14C00H和0. 6g 0. 5mol/L的氫氧化鈉水溶液加入 25. 6g去離子水中，攪拌至陰離子表面活性劑溶解形成溶液。向該溶液加入0.221g 3-氨丙基三乙氧基硅烷和1.06g四甲氧基硅烷，得到混合溶液。反應(yīng)物摩爾比例為表面活性劑 氫氧化鈉水含胺基官能團的共結(jié)構(gòu)表面活性劑硅源1 0. 3 1422 1 7。該體系攪拌10分鐘后，放入80°C恒溫水浴靜置反應(yīng)3小吋。反應(yīng)后的ニ氧化硅溶液經(jīng)過離心分離，水和乙醇洗滌后，冷凍干燥得到固體沉淀。550°C下進行焙燒處理6小吋，可去除有機模板，得到具有官能團的ニ氧化硅材料。通過掃描電鏡、透射電鏡對該材料進行表征。所得材料為空心、球形、平均粒徑 45nm、殼層厚度為Snm的ニ氧化硅材料。實施例8在75°C水浴下，0. 256g CH3 (CH2) 14C00H和0. 15g 2mol/L的氫氧化鈉水溶液加入25. 6g去離子水中，攪拌至陰離子表面活性劑溶解形成溶液。向該表面活性劑溶液加入 0. 221g3-氨丙基三乙氧基硅烷、0. 98g四乙氧基硅烷和0. 34g ニ甲基ニ乙氧硅烷，得到混合溶液。反應(yīng)物摩爾比例為表面活性劑氫氧化鈉水含胺基官能團的共結(jié)構(gòu)表面活性劑硅源1 0.3 1422 1 7。該體系攪拌10分鐘后，放入90°C恒溫水浴靜置反應(yīng) 0.5小時。反應(yīng)后的ニ氧化硅溶液經(jīng)過離心分離，水和乙醇洗滌后，冷凍干燥得到固體沉淀。 550°C下進行焙燒處理6小吋，可去除有機模板，得到具有官能團的ニ氧化硅材料。通過掃描電鏡、透射電鏡對該材料進行表征。所得材料為空心、球形、平均粒徑 38nm、殼層厚度為7nm的ニ氧化硅材料。實施例9在80°C水浴下，0. 256g CH3(CH2) 14C00H和0. 15g 2mol/L的氫氧化鈉水溶液加入25. 6g去離子水中，攪拌至陰離子表面活性劑溶解形成溶液。向該表面活性劑溶液加入 0. 221g3-氨丙基三乙氧基硅烷、0. 257g N-三甲氧基硅丙基-N，N, N-三甲基氯化銨、2. 24g 四丁氧基硅烷，得到混合溶液。反應(yīng)物摩爾比例為表面活性劑氫氧化鈉水含胺基官能團的共結(jié)構(gòu)表面活性劑硅源1 0.3 1422 2 7。該體系攪拌10分鐘后，放入 80°C恒溫水浴靜置反應(yīng)72小吋。反應(yīng)后的ニ氧化硅溶液經(jīng)過離心分離，水和乙醇洗滌后， 冷凍干燥得到固體沉淀。550°C下進行焙燒處理M小吋，可去除有機模板，得到具有官能團的ニ氧化硅材料。通過掃描電鏡、透射電鏡對該材料進行表征。所得材料為空心、球形、平均粒徑 80nm、殼層厚度為IOnm的ニ氧化硅材料。實施例10
在80 0C 水浴下，0. 256g CH3 (CH2) 14C00H 和 0. 06g 5mol/L 的氫氧化鉀水溶液加入36. 6g去離子水中，攪拌至陰離子表面活性劑溶解形成溶液。向該表面活性劑溶液加入0. 189g 3-氨丙基三甲氧基硅烷、0.79g四丙氧基硅烷，得到混合溶液。反應(yīng)物摩爾比例為表面活性劑氫氧化鈉水含胺基官能團的共結(jié)構(gòu)表面活性劑硅源 1 0. 3 2030 1 3。該體系攪拌10分鐘后，放入85°C恒溫水浴靜置反應(yīng)10小吋。 反應(yīng)后的ニ氧化硅溶液經(jīng)過離心分離，水和乙醇洗滌后，冷凍干燥得到固體沉淀。400°C下進行焙燒處理12小吋，可去除有機模板，得到具有官能團的ニ氧化硅材料。通過掃描電鏡、透射電鏡對該材料進行表征。所得材料為空心、球形、平均粒徑 35nm、殼層厚度為7nm的ニ氧化硅材料。實施例11在80 0C 水浴下，0. 256g CH3 (CH2) 14C00H 和 0. 15g 3mol/L 的氫氧化鈉水溶液加入126g去離子水中，攪拌至陰離子表面活性劑溶解形成溶液。向該表面活性劑溶液加入0J8g3-氨丙基三甲氧基硅烷和10. 4g四乙氧基硅烷，得到混合溶液。反應(yīng)物摩爾比例為表面活性劑氫氧化鈉水含胺基官能團的共結(jié)構(gòu)表面活性劑硅源 1 0.45 7000 1. 5 50。該體系攪拌10分鐘后，放入50°C恒溫水浴靜置反應(yīng)120小吋。反應(yīng)后的ニ氧化硅溶液經(jīng)過離心分離，水和乙醇洗滌后，冷凍干燥得到固體沉淀。5500C 下進行焙燒處理6小吋，可去除有機模板，得到具有官能團的ニ氧化硅材料。通過掃描電鏡、透射電鏡對該材料進行表征。所得材料為空心、球形、平均粒徑 70nm、殼層厚度為13nm的ニ氧化硅材料。實施例12在80 0C水浴下，0. 256g CH3 (CH2) 14C00H和0. Ig 2mol/L的氫氧化鈉水溶液加入180g去離子水中，攪拌至陰離子表面活性劑溶解形成溶液。向該表面活性劑溶液加入0.221g3-氨丙基三乙氧基硅烷和3. 12g四乙氧基硅烷，得到混合溶液。反應(yīng)物摩爾比例為表面活性劑氫氧化鈉水含胺基官能團的共結(jié)構(gòu)表面活性劑硅源 1 0. 2 10000 1 15。該體系攪拌10分鐘后，放入50°C恒溫水浴靜置反應(yīng)M小吋。 反應(yīng)后的ニ氧化硅溶液經(jīng)過離心分離，水和乙醇洗滌后，冷凍干燥得到固體沉淀。550°C下進行焙燒處理6小吋，可去除有機模板，得到具有官能團的ニ氧化硅材料。通過掃描電鏡、透射電鏡對該材料進行表征。所得材料為空心、球形、平均粒徑 55nm、殼層厚度為IOnm的ニ氧化硅材料。實施例13在 80 °C 水浴下，0. 256g CH3 (CH2) 14C00H 和 0. 15g 2mol/L 的氫氧化鈉水溶液加入9g去離子水中，攪拌至陰離子表面活性劑溶解形成溶液。向該表面活性劑溶液加入0.066g3-氨丙基三乙氧基硅烷和1.456g四乙氧基硅烷，得到混合溶液。反應(yīng)物摩爾比例為表面活性劑氫氧化鈉水含胺基官能團的共結(jié)構(gòu)表面活性劑硅源 1 0. 3 500 0. 3 7。該體系攪拌10分鐘后，放入50°C恒溫水浴靜置反應(yīng)M小吋。 反應(yīng)后的ニ氧化硅溶液經(jīng)過離心分離，水和乙醇洗滌后，冷凍干燥得到固體沉淀。550°C下進行焙燒處理6小吋，可去除有機模板，得到具有官能團的ニ氧化硅材料。
通過掃描電鏡、透射電鏡對該材料進行表征。所得材料為空心、球形、平均粒徑 48nm、殼層厚度為9nm的ニ氧化硅材料。
上述實施例是通過掃描電鏡、透射電鏡對該材料進行表征。掃描電鏡圖給出了ニ 氧化硅材料的形貌、尺寸、以及粒徑分布情況；從透射電鏡圖可以得到材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、尺寸、以及粒徑分布情況。從電鏡照片選出50個球統(tǒng)計粒徑，即是平均粒徑。由以上各實施例可知，本發(fā)明得到的ニ氧化硅空心球形材料的物理化學(xué)表征/成分含量粒徑30 80nm， ニ氧化硅殼層厚度 13nm。
權(quán)利要求
1.ー種粒徑30 SOnm的ニ氧化硅空心球的制備方法，其特征在干，包括如下步驟 步驟一，將陰離子表面活性劑和堿液加入去離子水中，加熱攪拌至陰離子表面活性劑溶解；步驟ニ，攪拌下，向步驟一所得的溶液中加入含胺基官能團的共結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，然后加入硅源，制成混合液；步驟三，將步驟ニ制得的混合液加熱靜置反應(yīng)后，離心、洗滌、干燥、焙燒，即得所述ニ 氧化硅空心球。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粒徑30 SOnm的ニ氧化硅空心球的制備方法，其特征在干， 所述加入的陰離子表面活性剤、堿液、去離子水、含胺基官能團的共結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑和硅源的摩爾比為 1 (0.2 0.6) (500 10000) (0. 3 2) (3 50)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的粒徑30 SOnm的ニ氧化硅空心球的制備方法，其特征在干，步驟一中所述的陰離子表面活性劑為十六烷酸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的粒徑30 SOnm的ニ氧化硅空心球的制備方法，其特征在干，步驟一中所述的加熱攪拌是指在50 90°C下攪拌。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的粒徑30 SOnm的ニ氧化硅空心球的制備方法，其特征在干，步驟一中所述的堿液為濃度為0. 5 5mol/L的氫氧化鈉或氫氧化鉀水溶液。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的粒徑30 SOnm的ニ氧化硅空心球的制備方法，其特征在干，步驟ニ中所述的含胺基官能團的共結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑的結(jié)構(gòu)如式(I)所示(R1O) 3SI-R-NR2R3 式⑴其中，R1, R2, R3為C1 C4直鏈、分支鏈烷基或氫原子；R為C1 C4的直鏈或分支鏈烷
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的粒徑30 SOnm的ニ氧化硅空心球的制備方法，其特征在干，所述的含胺基官能團的共結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑為3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、 4-氨丙基三甲氧基硅烷、N-三甲氧基硅丙基-N-甲基胺、N-三甲氧基硅丙基-N，N- ニ甲基胺、N-三乙氧基硅丙基-N，N- ニ丙基胺、N-三乙氧基硅丙基-N- 丁基胺、N-三甲氧基硅丙基-N，N, N-三甲基氯化銨或N-三甲氧基硅丙基-N，N, N-三丁基溴化銨中的ー種或幾種的混-ロ。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的粒徑30 SOnm的ニ氧化硅空心球的制備方法，其特征在干，步驟ニ中所述的硅源，其結(jié)構(gòu)如式(II)所示(R1O)m-Si-Xn 式(II)；其中，m為2 4中的任一整數(shù)，η為0 2中的任一整數(shù)，且m+n = 4氓為C1 C4的直鏈、分支鏈烷基或氫原子；X為Cl C4的直鏈或分支鏈烷基。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的粒徑30 SOnm的ニ氧化硅空心球的制備方法，其特征在干， 所述的硅源為四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四丙氧基硅烷、四異丙氧基硅烷、四丁氧基硅烷、ニ甲氧基ニ甲基硅烷、ニ甲基ニ乙氧硅烷，三甲氧基甲硅烷、三乙氧基甲基硅烷、三甲氧基乙基硅烷、三乙氧基乙基硅烷、三甲氧基乙烯基硅烷、三乙氧基乙烯基硅烷或ニ甲氧基ニ 異丙基硅烷中的ー種或幾種的混合。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的粒徑30 SOnm的ニ氧化硅空心球的制備方法，其特征在干，步驟三中所述的加熱靜置反應(yīng)為在50 90°C下反應(yīng)0. 5 120小吋。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的粒徑30 SOnm的ニ氧化硅空心球的制備方法，其特征在干，步驟三中所述的焙燒為在350 550°C下對洗滌干燥后的ニ氧化硅沉淀物焙燒3 24小時。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種粒徑30～80nm的二氧化硅空心球的制備方法，包括如下步驟將陰離子表面活性劑和堿液加入去離子水中，加溫攪拌至陰離子表面活性劑溶解；攪拌下，向上述溶液中加入含胺基官能團的共結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，然后加入硅源，制成混合液；將混合液加溫靜置反應(yīng)后，離心洗滌、干燥、焙燒處理，即得所述二氧化硅空心球。所述加入的陰離子表面活性劑、堿液、去離子水、含胺基官能團的共結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑和硅源的摩爾比為1∶(0.2～0.6)∶(500～10000)∶(0.3～2)∶(3～50)。本發(fā)明以陰離子表面活性劑為模板，采用共結(jié)構(gòu)導(dǎo)向法合成路線，得到粒徑和殼層厚度可控的粒徑為30～80nm的二氧化硅空心球形材料。
文檔編號B82Y40/00GK102530972SQ201210002329
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月6日
發(fā)明者冉華, 車順愛 申請人:上海交通大學(xué)