[发明专利]一种磷酸基团官能化中空介孔二氧化硅微球的制备方法

说明书

本发明公开了一种磷酸基团官能化中空介孔二氧化硅微球复合材料的合成方法，合成路线分为三个步骤，即首先采用葡萄糖水热法制备大粒径单分散的碳球，然后使用合成的碳球为硬模板、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为软模板合成中空介孔二氧化硅微球，最后在此基础上采用后嫁接法接枝磷酸基团，合成磷酸基团官能化中空介孔二氧化硅微球。合成的功能化中空介孔材料具有规则的介孔结构、单分散的粒径分布以及稳定的壳核结构，对痕量锑具有高效的吸附性能，在痕量锑水体污染处理及饮用水达标处理方面具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于有机无机复合功能化材料合成，具体涉及一种磷酸基团官能化中空介孔二氧化硅微球材料的制备方法。

背景技术

水资源的污染与防治一直以来都是全球性的重要课题，随着工业发展和人类活动的影响，水环境中锑的浓度逐年增加，锑矿既是锑资源的采集地，由于废物排放又是大的污染源。天然淡水中锑的浓度小于1µg/L，但是采矿区的水体中锑的含量可达数百乃至数千µg/L。锑具有致癌性，当人体通过饮用污染水，人体内蛋白质中的巯基能够和锑结合，抑制疏基酶的活性，给健康带来很大危害。目前比较成熟的锑去除技术包括反渗透，溶剂萃取，离子交换和吸附等，其中吸附法以其简单快速、经济高效、可再生等特点而被广泛应用，而目前所采用的吸附剂对痕量锑的吸附效果普遍不佳。因此，迫切需要一种低廉高效的方法对日益增多的痕量含锑废水进行治理。

介孔SiO₂微球具有高比表面积、大的孔体积、表面有大量可修饰的硅羟基、良好的化学惰性和生物相容性等优良性质，几乎满足了人们对理想载体的所有要求。与传统介孔SiO₂微球相比，具有中空内部和可渗透性介孔SiO₂壳结构的中空介孔SiO₂微球（HMSs）还具有密度低、巨大的空腔能储存更多客体分子等特性。但该材料目前主要用于药物载体与缓释领域，如Zhu等（Zhu Y, Shi J, Chen H, et al. A facile method to synthesizenovel hollow mesoporous silica spheres and advanced storage property[J].Microporous and Mesoporous Materials, 2005, 84(1): 218-222.）研究了介孔中空SiO₂微球对布洛芬药物分子的装载量，Guo等（Guo H, Qian H, Sun S, et al. Hollowmesoporous silica nanoparticles for intracellular delivery of fluorescent dye[J]. Chemistry Central Journal, 2011, 5(1): 1.）采用溶胶-凝胶/乳液的方法合成了平均孔径为2 nm、表面积为880 m²/g的介孔中空SiO₂颗粒，并研究其对荧光异硫氰酸酯的吸附来模拟药物的运输行为。中空介孔二氧化硅微球材料作为水中重金属的吸附处理方面的研究与应用却极少。因此，开发一种新型功能化中空二氧化硅吸附材料，使其既具备中空介孔二氧化硅微球材料的良好性能又具备改性基团对于锑的高效吸附性能，具有重要的理论意义和实际应用价值。