本發(fā)明涉及二氧化硅微球制備，更具體的說是涉及一種單分散多孔二氧化硅微球的制備方法。

背景技術：

1、多孔二氧化硅微球具有較大的比表面積，耐酸堿性好，熱穩(wěn)定性優(yōu)良等性質，在諸多領域受到廣泛的應用。例如被用作催化轉化、酶固定和液相色譜的支持骨架。隨著下游應用技術要求的不斷提高，對多孔二氧化硅微球的粒徑大小和孔徑結構地控制的要求也越來越高。

2、目前，采用傳統(tǒng)的溶膠-凝膠法可以制備出幾十納米到幾百納米的單分散二氧化硅微球，但很難超過1微米，且孔道小，通常需要進行擴孔處理。而使用聚合誘導凝膠聚集法因為條件苛刻，粒徑和孔道的精準控制較難實現(xiàn)。因此，使用模板法合成微米級的單分散多孔二氧化硅微球受到廣泛的關注和研究。

3、中國專利申請cn201610614254.1公開了一種模板法制備介孔二氧化硅微球的方法，其步驟為:通過多孔聚合物微球置于低級醇的水溶液中，催化分步滴加二氧化硅前驅體的低級醇溶液得聚合物-二氧化硅復合微球；然后通過分步煅燒，去除有機聚合物，得多孔硅膠微球。文獻jiwei,chen,et?al."fabrication?ofmonodisperse?porous?silicamicrospheres?with?tunable?particle?size?and?pore?size?for?proteinseparation."acs?applied?bio?materials(2018):acsabm.8b00088-中通過季銨鹽表面修飾的多孔微球合成聚合物-二氧化硅復合微球，在氨水存在條件下使用蠕動泵滴加teos的乙醇溶液。但是這些方法都是醇水體系中進行，需要通過分布滴加二氧化硅前驅體形成復合微球，造成過程繁瑣且難以控制。這是目前聚合物-二氧化硅復合微球合成過程中廣泛存在和亟待解決的問題。

技術實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種單分散多孔二氧化硅微球的制備方法，通過調節(jié)聚合物-二氧化硅復合微球合成過程中的溶劑環(huán)境和堿性條件，實現(xiàn)二氧化硅前驅體的一步投料和穩(wěn)定的反應。解決了反應過程繁瑣難以控制和易于出現(xiàn)的微球團聚的問題。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

3、一種單分散多孔二氧化硅微球的制備方法，包括以下步驟：

4、(1)將單分散多孔聚合物微球進行陽離子化修飾；

5、(2)在純水中加入堿性氨基酸，將表面陽離子化的單分散多孔聚合物微球分散于其中；

6、(3)在上述溶液中一步加入二氧化硅前驅體，制備聚合物-二氧化硅復合微球，過濾洗滌干燥；

7、(4)分布煅燒聚合物-二氧化硅復合微球，除去有機聚合物得到單分散多孔二氧化硅微球。

8、優(yōu)選的，步驟(1)中所述單分散多孔聚合物微球為聚甲基丙烯酸縮水甘油酯微球。

9、上述優(yōu)選帶來的有益效果包括：環(huán)氧官能團活性高，容易實現(xiàn)各種陽離子修飾

10、優(yōu)選的，步驟(1)中所述單分散多孔聚合物微球的粒徑為1-50μm。

11、優(yōu)選的，步驟(1)中所述陽離子化修飾為通過短鏈聚乙烯亞胺或三甲胺修飾。

12、上述優(yōu)選帶來的有益效果包括：分子量小易于修飾，陽離子化程度高。

13、優(yōu)選的，所述單分散多孔聚合物微球與聚乙烯亞胺或三甲胺的質量比為1：(1-10)。

14、優(yōu)選的，步驟(2)中所述堿性氨基酸為賴氨酸和/或精氨酸。

15、上述優(yōu)選帶來的有益效果包括：側鏈有氨基，提供了相對較強的堿性環(huán)境。

16、優(yōu)選的，步驟(2)純水中堿性氨基酸的加入量為0.5-10mg/ml。

17、優(yōu)選的，所述方法步驟(2)二氧化硅前驅體選自正硅酸甲酯和/或正硅酸乙酯。

18、優(yōu)選的，步驟(4)中所述分布煅燒為：

19、25-200℃，升溫速率5℃/min；

20、200-300℃，升溫速率2℃/min；

21、300℃，保溫2h；

22、300-400℃，升溫速率5℃/min；

23、400-500℃，升溫速率2℃/min；

24、500℃，保溫2h；

25、500-700℃，升溫速率5℃/min；

26、700℃，保溫4h。

27、上述優(yōu)選帶來的有益效果包括：煅燒充分，強度高。

28、經由上述的技術方案可知，與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

29、1.原料廉價易得，成本低；

30、2.工藝簡單，反應條件溫和，能耗低；

31、3.后處理工藝容易，綠色環(huán)保。

32、4.產物的收率高，品質好。

33、本發(fā)明通過調節(jié)催化合成聚合物-二氧化硅復合微球的過程，使聚合物-二氧化硅復合微球合成反應溫和穩(wěn)定。反應選擇使用純水作為溶劑，避免了醇類有機試劑的使用，節(jié)能環(huán)保。使用堿性氨基酸提供堿性環(huán)境，避免了使用氨水等無機堿的操作危險性。去除了繁瑣的滴加二氧化硅前驅體的過程，采用一步加入的方式，使得反應簡單。同時能有效的防止反應過程出現(xiàn)團聚的現(xiàn)象，促進二氧化硅的填充。

技術特征：

1.一種單分散多孔二氧化硅微球的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權利要求1所述的一種單分散多孔二氧化硅微球的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述單分散多孔聚合物微球為聚甲基丙烯酸縮水甘油酯微球。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種單分散多孔二氧化硅微球的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述單分散多孔聚合物微球的粒徑為1-50μm。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種單分散多孔二氧化硅微球的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述陽離子化修飾為通過聚乙烯亞胺或三甲胺修飾。

5.根據(jù)權利要求4所述的一種單分散多孔二氧化硅微球的制備方法，其特征在于，所述單分散多孔聚合物微球與聚乙烯亞胺或三甲胺的質量比為1：(1-10)。

6.根據(jù)權利要求1所述的一種單分散多孔二氧化硅微球的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述堿性氨基酸為賴氨酸和/或精氨酸。

7.根據(jù)權利要求1所述的一種單分散多孔二氧化硅微球的制備方法，其特征在于，步驟(2)純水中堿性氨基酸的加入量為0.5-10mg/ml。

8.根據(jù)權利要求1所述的一種單分散多孔二氧化硅微球的制備方法，其特征在于，所述方法步驟(2)二氧化硅前驅體選自正硅酸甲酯和/或正硅酸乙酯。

9.根據(jù)權利要求1所述的一種分散多孔二氧化硅微球的制備方法，其特征在于，步驟(4)中所述分布煅燒為：

技術總結
本發(fā)明公開了一種單分散多孔二氧化硅微球的制備方法，包括以下步驟：將單分散多孔聚合物微球進行陽離子化修飾；在純水中加入堿性氨基酸，將表面陽離子化的單分散多孔聚合物微球分散于其中；在上述溶液中一步加入二氧化硅前驅體，制備聚合物?二氧化硅復合微球，過濾洗滌干燥；分布煅燒聚合物?二氧化硅復合微球，除去有機聚合物得到單分散多孔二氧化硅微球。通過調節(jié)聚合物?二氧化硅復合微球合成過程中的溶劑環(huán)境和堿性條件，實現(xiàn)二氧化硅前驅體的一步投料和穩(wěn)定的反應。解決了反應過程繁瑣難以控制和易于出現(xiàn)的微球團聚的問題。

技術研發(fā)人員：童海貝,段宏利,方晗峰,曲剛
受保護的技術使用者：蘇州譜佳新材料科技有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/12