[发明专利]一种中空介孔二氧化硅微球及其制备方法

说明书

本发明公开了一种中空介孔二氧化硅微球的制备方法，将二氧化硅前驱体、疏水溶剂和助稳定剂充分混合得到均匀的油相，将所述油相加入到由乳化剂和去离子水构成的水相中，得到预乳液；将所述预乳液均质乳化制得细乳液；向细乳液中加入催化剂使二氧化硅前驱体发生水解缩合反应，制得中空介孔二氧化硅微球。通过一步法合成中空介孔二氧化硅纳米微球，该制备方法简单、无需模板去除和高温煅烧工艺、反应条件温和，微球产率高、中空明显、稳定性好、壁厚可控且环境友好，制备的中空介孔二氧化硅具有稳定性好、中空内腔体积大、尺寸可控等优点。

技术领域

本发明属于纳米材料领域，具体涉及一种中空介孔二氧化硅微球及其制备方法。

背景技术

中空介孔纳米材料是一种具有独特形态的介孔材料，由于中空结构与介孔纳米结构的微妙结合，近年来一直是众多领域研究的热点。其中，中空介孔二氧化硅是一种具有可渗透性的硅壳结构和壳内的巨大内腔的特殊结构材料，中空介孔二氧化硅微球具有内部空间大、稳定性较好、比表面积大、尺寸和组成易控制以及优良的渗透性等特性，也可作为活性物质包覆和缓释的载体，微球内中空内腔可用作纳米反应器，在催化、吸附和分离、药物装载和控释、纳米加工等领域有广阔的应用前景。

目前，中空介孔二氧化硅纳米材料的制备方法主要有软模板法和硬模板法，模板是决定中空介孔二氧化硅微球的形貌和尺寸的主要因素。但其都存在制备工艺较复杂，或不是自形成的含中空的介孔二氧化硅微球，亦或制备的中空介孔二氧化硅纳米粒子产生了一定的团聚和粘连，且微球表面褶皱较大，形貌不规整，分散性较差，在一定程度上影响其应用。

发明内容

细乳液聚合是一种以液滴成核为主的聚合方法，细乳液的每个液滴都是一个微小的反应容器，操作简单易行且制备的粒子稳定性好、尺寸在纳米级别，因而成为制备特殊结构纳米粒子的新型方法。针对目前还没有使用细乳液聚合法合成中空介孔二氧化硅微球相关文献的报道。本发明克服了现有方法难以以一步法合成中空介孔二氧化硅纳米微球的缺陷，提供一种中空介孔二氧化硅微球的制备方法，该制备方法简单、无需高温煅烧工艺、反应条件温和，微球产率高、中空明显、稳定性好、壁厚可控且环境友好，制备的中空介孔二氧化硅具有稳定性好、中空内腔体积大、尺寸可控等优点。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种中空介孔二氧化硅微球的制备方法，包括以下步骤：

a、将二氧化硅前驱体、疏水溶剂和助稳定剂充分混合得到均匀的油相，将所述油相加入到由乳化剂和去离子水构成的水相中，得到预乳液；这里的充分混合方式不做具体的限定，本领域技术人员知晓的常规技术手段都可以实现，如搅拌、超声等，在将油相加入水相的过程中，本发明优选的是缓慢滴加，这样可以使溶液预乳化更加充分。

b、将所述预乳液均质乳化制得细乳液；

c、向细乳液中加入催化剂使二氧化硅前驱体发生水解缩合反应，制得中空介孔二氧化硅微球乳液，干燥后得到中空介孔二氧化硅微球。在向细乳液加入催化剂的过程中，优选方式是边搅拌边加入，这样可以使得水解缩合反应更加充分，这里的干燥不作具体的限定，可以理解的是，所述的干燥为本领域技术人员所知晓的常规干燥手段，如流化床干燥、减压干燥、冷冻干燥、常压干燥或喷雾干燥。

本发明通过在室温条件下，一步法即合成中空介孔二氧化硅纳米微球，无需模板去除和高温煅烧的工艺，减少了繁琐的制备工艺，可使用各种二氧化硅前驱体，原料成本低，中空纳米微球产率高，操作条件温和，易于工业化。

进一步的，在步骤a中，基于所述预乳液的质量，所述二氧化硅前驱体的质量分数为3%~15%，所述疏水溶剂的质量分数为1%~10%，所述助稳定剂的质量分数0.1%~5%，所述乳化剂的质量分数为0.1%~1%，所述去离子水的质量分数为70%~90%。

优选的，在步骤a中，所述二氧化硅前驱体为正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、硅酸钠、硅烷偶联剂中的一种或多种；