[发明专利]一种利用水玻璃制备大比表面积纳米SiO2

说明书

本发明属于纳米材料技术领域，具体为一种利用水玻璃制备大比表面积纳米SiO₂的方法。本发明方法采用胶束法或混合胶束法，通过将水玻璃与表面活性剂混合均匀，在胶束围成的水池中，水玻璃SiO₃^2‑阴离子与沉淀剂乙酸乙酯水解的H⁺反应，产生纳米SiO₂，陈化、并采用醇溶剂置换法、洗涤干燥后，在一定温度下焙烧，制得纳米SiO₂粉体。在制备工艺上采用了多个条件提高纳米粉体的分散性能，该方法制备的纳米SiO₂分散性良好，粒径分布均匀，比表面积大，化学稳定性好，纯度高，可以广泛应用于机械、石油化工、塑料、涂料等领域，且具有价格便宜，适宜工业化生产等优点。

技术领域

本发明涉及化工技术领域，特别是涉及一种利用水玻璃制备大比表面积纳米SiO₂的方法。

背景技术

SiO₂俗称白炭黑，是一种非常重要的工业原料，它是一种白色粉状物，质轻而松散，不溶于水，溶于氢氧化钠及氢氟酸。其宏观结构类似于炭黑，粒子呈球状。单个粒子之间以面相接触，呈链状联结结构(二次结构)。联结结构以氢键相互作用，形成聚集体。原始粒子极微细，质轻，在空气中吸收水分后成为聚集的细颗粒。SiO₂还具有很高的活性，因此表现出许多特性，诸如光学屏蔽、非线性电阻等，从而具有广泛的应用。

随着科技的发展，对SiO₂的性能及纯度有了更高的要求。纳米SiO₂是极其重要的高科技超微细无机新材料之一，它不但在电子工业，航空航天技术及新型催化剂载体等高科技领域获得应用，而且在高档透明牙膏、高级橡胶、合成树脂、塑料、油墨及高档涂料等行业中也有广泛的应用价值。

目前，制备纳米SiO₂的原料主要是采用正硅酸乙酯(TEOS)，3‐氨丙基三乙氧基硅烷 (APTES)、正硅酸甲酯(TMOS)等有机硅作为硅源，而应用无机硅源制备纳米SiO₂的报道很少。采用有机硅源虽然能够制得分散性良好的纳米SiO₂，但是价格昂贵，条件要求高，不适应于大量生产。

另外，关于分解硅源所用的沉淀剂，文献报道较多的是无机强酸如盐酸、硫酸等，虽然价格便宜，但将无机酸加入水玻璃中，由于酸性过强，在水溶液中不容易被控制，导致溶液中局部的酸度过高，极易产生团聚，给搅拌带来困难，而且所制备的SiO₂不易抽滤，颗粒大小均匀性较差。

超细SiO₂还具有以下的特性：颗粒粒径小，比表面积大，表面吸附力强，在SiO₂中由于表现硅醇基和活性硅烷键能形成强弱不等的氢键结合，而具有吸湿性、消光性、绝热、绝缘性等特殊性能，因此在作为新型催化剂载体、选择性吸附剂、航空用的绝缘材料等高科技领域中获得广泛应用，其特殊的结构层次，赋予了既有别于体相材料又不同于单个分子的特殊性质，在光、电、催化等方面具有非常重要的应用前景，越来越受到人们的广泛关注。

由于纳米SiO₂粉体材料具有极大的应用价值，因此研究和探索制备超细SiO₂材料的方法就显得尤为重要。目前制备纳米SiO₂的方法主要有沉淀法、气相法、溶胶‐凝胶法和微乳液法等。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种利用水玻璃制备大比表面积纳米 SiO₂的方法。本发明采用胶束法或混合胶束法制备纳米SiO₂，其方法简单，得到的纳米二氧化硅的BET比表面积都大于国家标准。特别是采用胶束法时，其BET比表面积基本都在480m²/g以上，甚至达到590m²/g。

本发明的技术方案具体介绍如下。