微米粒子的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于微米材料制備的技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種通過(guò)在醇、水體系中，W氨水 作為催化劑，TE0S為娃源，十六烷基Ξ甲基漠化錠（CTAB)為電解質(zhì)和粒子穩(wěn)定劑，制備具 有良好單分散性的微米級(jí)Si〇2粒子的方法。 技術(shù)背景
[0002] 單分散的Si化微米粒子在很多領(lǐng)域具有完全不同于納米粒子的廣泛的應(yīng)用價(jià)值， 如在高性能制陶技術(shù)、多相催化、色譜填充柱、拋光等領(lǐng)域。其中，粒子的均一性及微米級(jí) 尺寸，是Si〇2粒子在運(yùn)些領(lǐng)域應(yīng)用的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的溶膠-凝膠法（如S促bcr法），一般是 在醇、水溶劑中，W氨水作為催化劑，水解、縮合正娃酸四乙醋制備單分散的Si化粒子，但粒 子尺寸一般最大不超過(guò)亞微米級(jí)（0.5μπι)。為克服運(yùn)種尺寸限制，很多課題小組發(fā)展了不 同的方法改進(jìn)粒子的尺寸及單分散性。如Konno小組，在Sl5bcr體系中利用電解質(zhì)化iCl、 化Cl和KC1)添加的方法，制備出微米級(jí)Si化粒子。雖然該方法制備的SiO2粒子最大尺寸 可達(dá)6. 6μm，但尺寸的單分散性較難控制，粒子易凝膠化，此外，他們采用娃源多次注入的 方法，操作較麻煩且需用大量TE0S;再如Delville小組，利用種子生長(zhǎng)法，不斷滴加醇稀釋 的TE0S，通過(guò)控制種子尺寸及滴加速度，可W很好抑制二次成核，改進(jìn)粒子單分散性，最終 合成出2μπι單分散性良好的Si化粒子，但該方法也存在操作麻煩、費(fèi)時(shí)、且TE0S用量大等 問(wèn)題；此外，還有些課題小組，如Ren小組，利用集胞藻細(xì)胞作為模板，制備出了具有良好蛋 白分離效果的Si〇2微米粒子，粒子的尺寸與形貌與細(xì)胞模板近似，但該方法在合成過(guò)程中， 細(xì)胞需要預(yù)處理，操作較麻煩，TE0S在細(xì)胞模板上的水解、縮合也較難控制，最終粒子的尺 寸與形貌由于細(xì)胞模板的多樣性，往往都較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服【背景技術(shù)】存在的問(wèn)題，提供一種操作簡(jiǎn)便、TE0S 用量少，一步法合成微米級(jí)的單分散良好的Si化粒子的方法。
[0004] 具體的技術(shù)方案如下： 陽(yáng)0化]一種一步法合成單分散Si〇2微米粒子的方法，具體有W下步驟：
[0006] W氨水作為催化劑，十六烷基Ξ甲基漠化錠（CTAB)作為電解質(zhì)，在醇/水體系中 催化、水解正娃酸四乙醋，得到單分散的Si化微米粒子，所述的醇/水體系是指按體積比 5 : 3的乙醇和水的混合溶劑，在醇/水體系中，氨水濃度為0. 162~0. 181mol/L，十六燒 基Ξ甲基漠化錠濃度為5. 36X10 3~5. 37X10 3mol/l，正娃酸四乙醋的濃度為0. 054~ 0.055mol/L〇
[0007] 在本發(fā)明的一步法合成單分散Si〇2微米粒子的方法中，比較好的加樣順序?yàn)椋阂?醇、水、氨水、十六烷基Ξ甲基漠化錠，最后加正娃酸四乙醋。
[0008] 本發(fā)明的一步法合成單分散Si化微米粒子的方法中，更具體的步驟為：
[0009] 在25血乙醇體系中，加入15血水，再加入0. 5血質(zhì)量分?jǐn)?shù)25~28 %的分析純氨水 溶液化65~7. 40mmol)和0. 08g分析純CTAB化22mmol)，反應(yīng)溫度恒定到25°C，在CTAB全部溶解后，加入0. 5mU2. 23mmol)正娃酸四乙醋，繼續(xù)在25°C恒定溫度條件下，攬拌3小 時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后離屯、去上清，水洗兩遍后，120°C將粒子烘干，再550°C般燒5小時(shí)除去雜質(zhì)， 得到純凈的單分散良好的Si化微米粒子。
[0010] 在本發(fā)明的一步法合成單分散Si〇2微米粒子的方法中，醇、水體積比例嚴(yán)格限定 為5 : 3,如果體積比例高于1.67,或低于1.66,都不易制備出單分散的Si化微米粒子。
[0011] 有益效果：
[0012] 因?yàn)楸景l(fā)明的方法采用的是一步法，不需多步注入娃源或種子再生長(zhǎng)，TE0S用量 極少，此外，少量CTAB在本發(fā)明的醇、水條件下，形成不了液晶相，不能起到模板劑作用，只 能起到電解質(zhì)和粒子穩(wěn)定劑作用，因此，該單分散的Si化微米粒子的合成方法更簡(jiǎn)便有效， 單分散性更好，粒子尺寸能達(dá)到2μm。
【附圖說(shuō)明】
[0013] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例獲得的具有單分散性的Si化微米粒子的透射電子顯微鏡 燈EM)圖像。
[0014] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例獲得的具有單分散性的Si化微米粒子的高分辨透射電子顯 微鏡（HTEM)圖像。
【具體實(shí)施方式】
[0015] W下是本發(fā)明的實(shí)施例用到的基礎(chǔ)條件，但本發(fā)明能實(shí)施的范圍并不限于運(yùn)些條 件，也不限于運(yùn)些實(shí)施例：
[0016] 環(huán)境溫度25 °C，1個(gè)大氣壓；
[0017] 乙醇，密度 0. 79g/mU分子量 46g/mol; 陽(yáng)〇1引 7長(zhǎng)，密度Ig/mL，分子量18g/mol;
[0019] 氨水，密度0. 90~0. 91邑/111以質(zhì)量分?jǐn)?shù)25~28%，摩爾濃度13. 3~14. 8mol/l， 分子量17邑/mol;
[0020]十六烷基Ξ甲基漠化錠（CTAB)，分子量364. 45g/mol;
[0021] TE0S，密度 0. 931g/mL，分子量 208. 33g/mol。 陽(yáng)0巧實(shí)施例： 陽(yáng)02引在25mL乙醇體系中，加入15mL7心再加入0. 5mL分析純氨水溶液（質(zhì)量分?jǐn)?shù)25~ 28 % )，0. 08gCTAB(分析純），反應(yīng)溫度恒定到25 °C時(shí)，CTAB全部溶解后，加入0. 5mL正娃 酸四乙醋，繼續(xù)在25°C恒定溫度條件下，攬拌3小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后離屯、去上清，水洗兩遍后， 120°C將粒子烘干，再550°C般燒5小時(shí)除去CTAB等雜質(zhì)，得到2μm的單分散良好的Si化 微米粒子，其TEM圖如圖1所示，HTEM圖如圖2所示，從圖2可W看出，粒子的微觀結(jié)構(gòu)中 并沒(méi)有出現(xiàn)有序介孔結(jié)構(gòu)，而是微孔結(jié)構(gòu)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種一步法合成單分散SiOjj米粒子的方法，具體有以下步驟： 以氨水作為催化劑，十六烷基三甲基溴化銨作為電解質(zhì)，在醇/水體系中催化、水解正 硅酸四乙酯，得到單分散的SiO#j米粒子，所述的醇/水體系是指按體積比5 : 3的乙醇和 水的混合溶劑，在所述的醇/水體系中，氨水濃度為0. 162~0. 181mol/L，十六烷基三甲基 溴化銨濃度為5. 36X10 3~5. 37X10 3mol/L，正硅酸四乙酯的濃度為0. 054~0. 055mol/ L〇2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一步法合成單分散SiO2微米粒子的方法，其特征在于，各原 料的加樣順序?yàn)椋阂掖?、水、氨水、十六烷基三甲基溴化銨，最后加正硅酸四乙酯。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一步法合成單分散SiO2微米粒子的方法，其特征在于， 是按如下步驟進(jìn)行的： 在25mL乙醇體系中，加入15mL7K，再加入〇. 5mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)25~28 %的分析純氨水溶 液和0. 08g分析純十六烷基三甲基溴化銨，反應(yīng)溫度恒定到25°C，在十六烷基三甲基溴化 銨全部溶解后，加入0. 5mL正硅酸四乙酯，繼續(xù)在25°C恒定溫度條件下，攪拌3小時(shí)，反應(yīng)結(jié) 束后離心去上清，水洗兩遍后，120°C將粒子烘干，再550°C煅燒5小時(shí)除去雜質(zhì)，得到純凈 的單分散良好的Si02微米粒子。
【專利摘要】本發(fā)明的一種一步法合成單分散SiO2微米粒子的方法屬于微米材料制備的技術(shù)領(lǐng)域。具體方法為：以氨水作為催化劑，CTAB作為電解質(zhì)，在醇/水體系中催化、水解正硅酸四乙酯，得到單分散的SiO2微米粒子。本發(fā)明操作簡(jiǎn)單、TEOS用量少在醇/水體系中只起到電解質(zhì)和粒子穩(wěn)定劑作用、制備條件溫和，得到的SiO2粒子單分散性好，尺寸可達(dá)2μm。
【IPC分類】C01B33/113
【公開(kāi)號(hào)】CN105253890
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510859694
【發(fā)明人】韓延?xùn)|, 董賀, 郭子龍, 王皓南, 楊文勝
【申請(qǐng)人】吉林大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年1月20日
【申請(qǐng)日】2015年12月1日