[发明专利]一种双孔道介孔氧化硅空心球的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于一种介孔材料的制备方法，具体地说是一种双孔道介孔氧化硅空心球的制备方法。

背景技术

近年来，介孔材料引起了催化、材料和生物等领域科学工作者的广泛关注。这类材料孔径介于2～50nm之间，比表面积大，稳定性好，具有表面渗透能力等特点，在新型催化材料的开发领域显示出巨大而潜在的工业应用前景。目前，比较常见的介孔材料如MCM-41、SBA-15、MCM-48和MSU等均为单一孔道，研究结果表明，它们可以解决分子择形催化的问题，但在催化过程中反应物和产物分子在催化剂孔道和表面的扩散往往成为催化反应的控制步骤，因此催化剂载体制备过程中需要两级或多级孔的载体。目前介孔空心球材料也因为其良好的性能在药物释放、人造细胞、电学元件、填料、分离材料、涂料以及声学隔音材料受到广泛关注。王小钟等在弱碱性体系中合成了一种具有高孔隙率、大孔体积和双介孔孔分布特征的新型二氧化硅分子筛材料，但其二级孔为堆积孔道，而且球体并非中空；Anil等以PS小球为模板制备了中空硅球，但球体不具备双孔介孔结构。

发明内容

本发明的目的是提供一种双孔道介孔氧化硅空心球的制备方法。

本发明是以十六烷基三甲基溴化铵为模板剂，在水热条件下合成双孔道介孔氧化硅空心球的方法，其具体步骤如下：

将十六烷基三甲基溴化铵和水按六烷基三甲基溴化铵和水的摩尔比为1∶100～1∶50000混合，在30～60℃下充分搅拌，待十六烷基三甲基溴化铵完全溶解后，按硅源与表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵的摩尔比为1∶1～1∶5700加入硅源继续搅拌，并维持在30～60℃，然后按十六烷基三甲基溴化铵与酯类的摩尔比为1∶1～1∶300加入酯类，在20～60℃下静置1～48h，接着在80～160℃下老化10～48h，过滤，对滤渣使用水和乙醇反复润洗3～5次，在20～60℃下干燥10～48h，在450～600℃下焙烧4～10h，得到双孔道介孔氧化硅空心球。

本发明中所采用的硅源可以为正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯或硅酸钠。

本发明中所采用的酯类为甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸丙酯或乙酸丁酯。

本发明与现有技术相比具体如下优点：

(一)本发明所得双孔道介孔氧化硅空心球材料具有双孔结构，两种孔道孔径分布均在介孔区域内。较小孔孔径在1～3nm之间，较大孔孔径在20～60nm之间。

(二)本发明所得双孔道介孔氧化硅空心球材料球体直径范围可以在0.5～4μ之间。

(三)本发明所得双孔道介孔氧化硅空心球材料球体壁厚范围可以在50～500nm之间。

(四)本发明所得双孔道介孔氧化硅空心球材料具有空腔，空腔直径范围可以在0.5～3μ之间。

(五)本发明所得双孔道介孔氧化硅空心球材料孔容范围可以在1.0～2.0cm³·g^-1之间，比表面范围可以在500～700m²·g^-1之间。

具体实施方式

实施例1

将5g十六烷基三甲基溴化铵和200mL水混合后，使用磁力搅拌器于30℃下充分搅拌，待十六烷基三甲基溴化铵完全溶解后，加入5mL正硅酸乙酯并维持在60℃下搅拌5h，直到溶液澄清后，加入50mL乙酸丁酯，搅拌均匀，在60℃下静置48h；所得产物在100℃下老化48h，对产物进行过滤，使用水和乙醇反复润洗3次，在室温下干燥48h，并将产物置于马弗炉内600℃空气气氛下焙烧10h，得到白色粉末状固体即为双孔道介孔氧化硅空心球。各种参数见表1。

实施例2

将30g十六烷基三甲基溴化铵和800mL水混合后，使用磁力搅拌器于40℃下充分搅拌，待十六烷基三甲基溴化铵完全溶解后，加入30g硅酸钠并维持在60℃下搅拌10h，直到硅酸钠溶解完全后，加入100mL甲酸甲酯，搅拌均匀，在60℃下静置10h；所得产物在95℃下老化36h，对产物进行过滤，使用水和乙醇反复润洗4次，在室温下干燥10h，并将产物置于马弗炉内600℃空气气氛下焙烧8h，得到白色粉末状固体即为双孔道介孔氧化硅空心球。各种参数见表1。

实施例3