[发明专利]一种氧化物空心微球的制备方法

说明书

本申请公开了一种氧化物空心微球的制备方法，该方法用于单分散、均一尺寸的无机氧化物空心微球的制备，具体是采用微流控芯片在油相流体中获得含有水溶性前驱体溶质的水相液滴，将沉淀剂加入所述油相流体，得到所述氧化物空心微球。从而制得单分散、均一的无机氧化物空心微球。该方法可简易、快速、高效的制备单分散无机氧化物空心微球。

技术领域

本发明涉及一种氧化物空心微球的制备方法，属于材料领域。

背景技术

空心微球由于具有密度低，比表面积大，内部空腔可容纳大量客体分子，并且壳层可渗透性等特点，在诸如锂离子电池，催化吸附，生物应用，气体传感器、污水处理等领域，具有广泛的应用价值。微球的尺寸和分布与其性能关系密切，其直径大小和分布均一性是微球性能的一个关键指标，也和空心微球的主要基本性能密切相关。从制备高性能微球的角度，一般都希望能可控的制备均一尺寸的微球。现有空心微球的制备方法主要有无模板法和模板法。无模板法一般难以取得均一尺寸的微球。例如，采用喷雾干燥可以不需要模板而实现少数类空心微球的制备，但制备得到的空心微球尺寸分布宽，功能性和可控性不佳。采用模板法制备得到的空心微球质量一般取决于模板微球质量，而要取得满足要求，尺寸均一的模板也是一个难题，成本较高。并且，采用硬模板法还需要除掉模板，产生大量后处理成本；也有采用软模板法来制备空心微球，比如微乳液聚合法，其对前躯体要求一般较高，过程比较繁琐，而且产品结构和性能单一，比较适合纳米级空心微球的制备，难以可控制备尺寸均一微球。

微流控芯片技术通过在几英寸大小的芯片上构建微通道流路系统，可将多种技术单元在可控平台上实现灵活组合及功能集成，在众多领域，比如环境检测、生物制药、材料合成、食品安全等方面都有潜在的应用前景。微流控芯片技术基于微流体控制技术，能够在微、纳米尺度空间操控流体，已成为制备单分散、微纳型功能微球材料的有力工具，一直以来是各国研究者关注的重点。微流控技术采用水力流体动力学原理，可以制备大小均匀的液滴，液滴大小易控，然后通过后处理来固化液滴。现有采用微流控芯片固化液滴的报道的方法中，可以针对少数几类物质，采用特殊方法来实现固化为固体微球，但目前也还没有可实现有效制备各种单分散的均一尺寸的无机氧化物空心微球的通用方法。

发明内容

本申请提供了一种氧化物空心微球的通用制备方法，该方法可以制备单分散、尺寸均一的各种氧化物空心微球。经微流控芯片生成油包水的含可溶性金属离子液滴后，导入含有沉淀剂的沉淀相，在流体中沉淀相中的沉淀剂经液滴界面和液滴中前驱体物料发生沉淀反应，在液滴表面形成固化壳，从而制备得到空心微球。

根据本申请的一个方面，提供一种所述氧化物空心微球的制备方法，具体而言，采用微流控芯片在油相流体中获得含有水溶性前驱体溶质的水相液滴，将沉淀剂加入所述油相流体，得到所述氧化物空心微球。

所述微流控芯片包括水相入口、油相入口和沉淀剂入口；

所述氧化物空心微球的制备方法，至少包括以下步骤：

(s1)获得含水溶性前驱体溶质的水相溶液I；

(s2)获得油相溶液II；

(s3)获得沉淀相溶液III；

(s4)将步骤(s1)获得的溶液I和步骤(s2)获得的溶液II分别从水相入口和油相入口注入微流控芯片中，获得油包水液滴；

(s5)将步骤(s3)获得的溶液III从沉淀相入口注入微流控芯片中，在微流控芯片的固化单元中与步骤(s4)获得的油包水液滴固化反应，即获得固化液滴，经洗涤、干燥，获得所述氧化物空心微球。

作为一种实施方式，上述方法中步骤(s4)为将步骤(s1)获得的溶液I和(s2)获得的溶液II分别从水相入口和油相入口注入微流控芯片中，油相溶液II切割水相溶液I，获得油包水液滴；