[发明专利]一种二氧化硅空心微球的制备方法

说明书

本发明公开了一种二氧化硅空心微球的制备方法，通过先将硅源分散到含有催化剂的水醇混合液中制得浆料，再将浆料用水醇混合液进行稀释得到稀释混合液，接着将硅源加入稀释混合液中得到二次浆料，最后再将二次浆料进行干燥、煅烧，即得二氧化硅空心微球。所得的二氧化硅空心微球其纯度极高，各金属杂质可控制在1ppm以下，二氧化硅空心微球的球形率高达98％以上，内部空心核结构为介孔空心，空心为各种小孔构成，小孔形成蜂窝结构，具有更高的支撑壳体的作用。

技术领域

本发明属于无机材料科学领域，具体涉及一种二氧化硅空心微球的制备方法。

背景技术

近年来，介孔二氧化硅因具有较大的比表面积和孔体积，较好的热稳定性，以及孔径可调、形貌可控和细胞毒性低等优点，在纳米材料科学领域引起了人们的广泛关注。但由于其孔径容量有限，所以限制了应用发展。而二氧化硅空心微球不但具有介孔二氧化硅的优势，而且内部中空部分又能容纳大量的客体分子或大尺寸分子，成为了很多学者的一个研究热点。

目前二氧化硅空心微球的制备方法主要为牺牲模板法，包括硬模板法和软模板法。硬模板法主要以纳米粒子为模板，在外层包裹二氧化硅壳，然后在酸性或碱性条件下加入刻蚀剂，选择性刻蚀模板内核。此方法由于是多步合成，导致产率低、副产物较多。软模板法通常是一步合成，相对于硬模板法较为简单，常用的软模板法包括水包油(O/W)型微乳液、表面活性剂囊泡、高分子聚合物等。

中国专利CN104445214A报道了一种介孔二氧化硅空心球的制备方法，产物二氧化硅的球形外壳是由粒径5-50nm的介孔二氧化硅纳米粒子聚集而成。实验过程中作为硬模板的聚苯乙烯小球需提前反制备，同时反应体系中还要加入一定量的氨基化试剂(3-氨丙基三乙氧基硅烷，该方法对反应体系的物质组成要求严格，制备过程繁琐，反应周期较长；实验过程中还需要氮气保护，条件较为苛刻。中国专利CN102153094A报道了一种有序介孔二氧化硅空心球的制备方法，该实验以法制备的二氧化硅球为模板，在表面活性剂(长链有机季铵盐)的作用下预先合成核-壳型前驱物，最后加入无水碳酸钠进行选择性刻蚀内核，实验过程繁琐，且作硬模板的二氧化硅球的粒径在一定程度上限制了产物粒子的大小。Jatupaiboon等人在室温下用一步反相微乳液法制备了二氧化硅空心球，该反相微乳液体系比较复杂，由氨丙基三甲氧基硅烷(APS)-聚乙二醇辛基苯基醚-正己醇-环己烷-水组成，所制备的二氧化硅空心球壁厚可调，但其厚度不均匀，且硅球空腔体积较小(50nm)，不利于大量客体分子的封装，这就严重限制了它的应用。

目前二氧化硅空心微球制备最主要的问题在于1、微球表面不完全封闭，壳体表面有空洞，内部空心不是密闭空间2、壳体的表面厚度不足，壳体厚度太薄、表面容易破碎、力学性能差等缺点。鉴于现有技术制备的二氧化硅空心微球的不足，目前亟需一种合成工艺简单、粒径可控且其孔径较大的二氧化硅空心球的制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种二氧化硅空心微球及其制备方法，所制备的产品粒径可控，表面厚度可调整，孔径较大，粒径分布均匀等优点。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种二氧化硅空心微球的制备方法，其包括以下步骤：

(1)浆料的制备：搅拌条件下，将硅源缓慢加入到含有催化剂的水醇混合物中，制得浆料；

(2)稀释：将步骤(1)中所得浆料用水醇混合物进行稀释，得稀释混合液；

(3)二次浆料的制备：搅拌条件下，将硅源缓慢加入步骤(2)所得稀释混合液中，得二次浆料；

(4)干燥：将步骤(3)中所得二次浆料进行干燥，得到粉体材料；

(5)煅烧：将步骤(4)中所得粉体材料进行煅烧，即得二氧化硅空心微球。