[发明专利]一种功能二氧化硅纳米材料、制备方法及其应用

权利要求书

1.一种功能二氧化硅纳米材料QPEI/SiO₂，其结构示意式为：

式中： 为纳米SiO₂。

2.功能二氧化硅纳米材料QPEI/SiO₂作为吸附剂的应用。

3.一种功能二氧化硅纳米材料的制备方法，包括以下步骤：

A、二氧化硅纳米材料的表面改性：将二氧化硅纳米材料分散在醇中，量取适量的γ-氯丙基三乙氧基硅烷，加入反应容器中，搅拌，加热至醇沸点以上，回流反应，使氯丙基耦合在二氧化硅纳米材料表面；反应完成后，离心分离，并用醇进洗涤，洗涤后的产物干燥处理，得到氯丙基化的二氧化硅纳米材料，即CP/SiO₂；

B、表面改性的二氧化硅纳米材料接枝聚乙烯亚胺：将氯丙基化的二氧化硅纳米材料分散到水中，加入适量的PEI，将混合液加热，回流反应，反应结束后对反应液离心分离，并洗涤样品，除去残留的PEI，干燥后得到PEI/SiO₂ 纳米材料；

C、QPEI/SiO₂纳米材料的合成：将制得的PEI/SiO₂纳米材料，加入适量的环氧丙烷，搅拌下冰浴反应6~10 h后升温至环氧丙烷沸点以上，蒸出未反应的环氧丙烷，即得叔胺化的PEI/SiO₂纳米材料；将适量醇倒入叔胺化的PEI/SiO₂纳米材料中，加入适量的氯化苄，于50~70 ℃下进行回流反应18~24 h，反应结束后，过滤，用醇洗涤产物，干燥，得QPEI/SiO₂微粒，即最终制成功能二氧化硅纳米材料。

4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：

所述步骤A中二氧化硅纳米材料、γ-氯丙基三乙氧基硅烷、醇的质量比为：1: (0.5~1): (6~8)，二氧化硅纳米材料粒度为90~150 nm，回流反应时间为8~12 h，干燥温度为100~150 ℃，干燥时间为12~24 h；

所述步骤B中表面改性的二氧化硅纳米材料、PEI在混合液中的浓度分别为：0.1~0.15 g/g和0.2~0.3 g/g；回流反应条件为：90~100 ℃回流反应10~12 h，干燥温度为60~100 ℃，干燥时间为8~12 h； 

所述步骤C中PEI/SiO₂纳米材料与环氧丙烷的质量比为1: (4~6)，醇、叔胺化的PEI/SiO_2、、氯化苄的质量比为 (2~3): 1: (1~2)；干燥条件为60~100℃下干燥24 h以上。

5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤A、C中醇选自甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇中的一种或几种。

6.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤A中二氧化硅纳米材料可以通过以下方法制备：

（1）、取适量醇、水、氨水混合均匀，制得混合液；

（2）、向混合液中加入适量的正硅酸乙酯，10~40℃反应6~10h，将反应液静置一段时间后离心分离，干燥，制得二氧化硅纳米材料。

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中醇、水、氨的质量比为(50~70): (8~10): 0.5，步骤（2）中正硅酸乙酯在混合液中的浓度为0.025~0.03 g/g，干燥条件为50~90℃干燥6~10 h。