[发明专利]二氧化硅微米球的制备方法及其制备装置

说明书

本发明涉及一种二氧化硅微米球的制备方法及其制备装置。所述制备方法包括：提供硅溶胶水溶液；将所述硅溶胶水溶液经高频谐振形成微米级的雾滴，所述雾滴中含有二氧化硅纳米粒子；将所述雾滴进行脱水，以使所述雾滴内的水分蒸发而形成二氧化硅微米球。所述制备装置包括：用于储存硅溶胶水溶液的储液器，与储液器连通的超声雾化器，超声雾化器中设置有超声发生器，用于接收储液器中的硅溶胶水溶液并将硅溶胶水溶液高频谐振成微米级的雾滴，以及与超声雾化器连通的分离器，用于接收超声雾化器中形成的雾滴，并使雾滴脱水形成二氧化硅微米球。使用本发明制备方法和制备装置可一步制备得到致密、规则的SiO₂微米球，且无需使用助剂，工艺简单，操作方便。

技术领域

本发明涉及二氧化硅微米球的技术领域，特别是涉及二氧化硅微米球的制备方法及其制备装置。

背景技术

二氧化硅(SiO₂)因其无毒、稳定、廉价易得，很早就被广泛使用，但是，SiO₂微米球则是近二十年发展起来的新型功能材料。大量研究与实践表明，SiO₂微米球可用作催化剂载体、集成电路封装材料、生物检测粒子、气相色谱填料和抗反射涂层等。因此，SiO₂微米球的制备在研究界和工业界都引起了极大的关注。

目前，制备SiO₂微米球的方法包括法(Journal ofColloid and InterfaceScience,1968,26:62)、乳液法、水热法、燃烧法、二氧化硅蒸发法等。其中，最经典的是法，虽历经几十年的改进，但该方法的基本原理依然没有改变：为在醇水混合溶液中以氨为催化剂、以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源，利用正硅酸乙酯的水解缩合反应制备二氧化硅微球。该方法在制备过程中需要大量使用氨水、乙醇等化学试剂，且难以实现SiO₂微米球的一步制备。因此，开发简单、环保的SiO₂微米球的制备方法具有重要的意义。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种二氧化硅微米球的制备方法及其制备装置；使用该制备方法和制备装置可一步制备得到致密、规则的SiO₂微米球，且无需使用助剂，工艺简单，操作方便。

一种二氧化硅微米球的制备方法，包括以下步骤：

提供硅溶胶水溶液；

将所述硅溶胶水溶液经高频谐振形成微米级的雾滴，所述雾滴中含有二氧化硅纳米粒子；

将所述雾滴进行脱水，以使所述雾滴内的水分蒸发而形成二氧化硅微米球。

在其中一个实施例中，采用频率为20kHz～2.4MHz的超声发生器使所述硅溶胶水溶液高频谐振形成所述微米级的雾滴。

在其中一个实施例中，将所述雾滴于100℃～700℃的温度下进行脱水。

在其中一个实施例中，将所述雾滴先于100℃～300℃的温度下进行脱水，再于200℃～700℃的温度下进行脱水。

在其中一个实施例中，在所述将雾滴进行脱水之前，还通入压力为0.1MPa～0.6MPa的气体，使所述雾滴随所述气体进行输送。

在其中一个实施例中，所述硅溶胶水溶液中的二氧化硅纳米粒子的质量浓度为5％～30％，所述硅溶胶水溶液中的二氧化硅纳米粒子的粒径为5nm～100nm。

一种二氧化硅微米球的制备装置，包括：

储液器，所述储液器用于储存硅溶胶水溶液；

超声雾化器，所述超声雾化器中设置有超声发生器，所述超声雾化器与所述储液器连通，用于接收所述储液器中的硅溶胶水溶液并将所述硅溶胶水溶液高频谐振成微米级的雾滴；