[发明专利]一种空心微球及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种空心微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)制备聚苯乙烯微球：往反应容器中加入无水乙醇和水，搅拌均匀，再加入苯乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、偶氮二异丁腈，在60～80℃下搅拌反应10～14h；将反应液离心沉降且倾去上层清液；加入无水乙醇超声分散，然后再离心，如此反复3次，以除去未反应的单体和分散稳定剂；在50～70℃真空干燥7～9h，得到白色粉末状的聚苯乙烯微球；

其中，苯乙烯:聚乙烯吡咯烷酮:偶氮二异丁腈的质量比为60:5:1；每溶解1g苯乙烯，至少添加1ml无水乙醇；每添加10g苯乙烯，则添加1～2ml水；

(2)制备中空多孔二氧化硅微球：将聚苯乙烯微球溶解于无水乙醇中，制得质量百分比为20～30％的聚苯乙烯微球乳液；往反应容器中加入25～30ml聚苯乙烯微球乳液、1.0～2.0g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、35～40ml水、100～150ml无水乙醇，搅拌均匀；添加氨水调节pH＝10；加入15～20ml正硅酸乙酯(TEOS)，在室温25℃下搅拌反应2～4h；抽滤后，将产物放置在马弗炉中500～600℃烧制5～7h，得到中空多孔二氧化硅微球；

(3)制备空心微球：

1)称取3.0～5.0g中空多孔二氧化硅微球，并将其溶解在120～200ml水中，搅拌均匀，成乳液A；

2)将0.6～0.8g KMnO₄溶解于130～160ml水中，并用氨水调节pH＝10，加入乳液A中，搅拌均匀，成乳液B；

3)将3.0～5.0g FeSO₄·7H₂O溶解于4～60ml水中，滴加到乳液B中；搅拌反应0.5～2h后抽滤，将产物在烘箱中90～120℃干燥0.5～2h，得到Fe-Mn-SiO₂复合微球，

4)将Fe-Mn-SiO₂复合微球在2～5mol/L的氢氧化钠溶液中将二氧化硅溶解，过滤，收集滤渣，用去离子水洗涤至中性，再过滤，用5mL无水乙醇洗涤两次，然后在真空干燥箱中，50～80℃下烘干，得到铁锰复合材料的空心微球。

2.根据权利要求1所述的一种空心微球的制备方法，其特征在于，步骤(1)制备聚苯乙烯微球，具体为：往反应容器中加入50～60ml无水乙醇和6～10ml水，搅拌均匀，再加入60g苯乙烯、5g聚乙烯吡咯烷酮、1.0g偶氮二异丁腈，在60～80℃下搅拌反应10～14h；将反应液离心沉降且倾去上层清液；加入无水乙醇超声分散，然后再离心，如此反复3次，以除去未反应的单体和分散稳定剂；在50～70℃真空干燥7～9h，得到白色粉末状的聚苯乙烯微球。

3.根据权利要求1所述的一种空心微球的制备方法，其特征在于，步骤(2)制备中空多孔二氧化硅微球，具体为：往反应容器中加入25ml聚苯乙烯微球乳液、1.5g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、38ml水、120ml无水乙醇，搅拌均匀；添加氨水调节pH＝10；加入18ml正硅酸乙酯(TEOS)，在室温25℃下搅拌反应3h；抽滤后，将产物放置在马弗炉中550℃烧制6h，得到中空多孔二氧化硅微球。

4.根据权利要求1所述的一种空心微球的制备方法，其特征在于，步骤(3)制备空心微球，具体包括以下步骤：

1)称取4.0g中空多孔二氧化硅微球，并将其溶解在150ml水中，搅拌均匀，成乳液A；

2)将0.7g KMnO₄溶解于150ml水中，并用氨水调节pH＝10，加入乳液A中，搅拌均匀，成乳液B；

3)将4.0g FeSO₄·7H₂O溶解于50ml水中，滴加到乳液B中；搅拌反应1.5h后抽滤，将产物在烘箱中105℃干燥1h，得到Fe-Mn-SiO₂复合微球，

4)将Fe-Mn-SiO₂复合微球在3.5mol/L的氢氧化钠溶液中将二氧化硅溶解2h，过滤，收集滤渣，用去离子水洗涤至中性，再过滤，用5mL无水乙醇洗涤两次，然后在真空干燥箱中，70℃下烘干，得到铁锰复合材料的空心微球。

5.如权利要求1～4任一项所述方法制备而成的空心微球。