[发明专利]一种三维网状介孔二氧化硅块体的制备方法及其产品

说明书

本发明公开了一种三维网状介孔二氧化硅块体的制备方法及其产品，所述二氧化硅块体是利用硅酸四乙酯作为硅源，N,N‑二甲基甲酰胺与冰醋酸混合溶液作为溶剂，并添加一定量的LiAc·2H₂O，通过简单溶剂热——冷冻干燥法制得。本发明方法实现了快速简便获得大尺寸、高纯、微观结构孔径分布较窄，孔型均一的三维网状介孔二氧化硅块体材料的目的，该方法具有快速，简洁，重复性好，可操作性高，合成设备简单，成本低、效率高，反应周期短等特点，工业化应用前景广阔。

技术领域

本发明涉及一种介孔二氧化硅块体的制备方法及其产品，尤其涉及一种三维网状介孔二氧化硅块体的制备方法及其产品；属于介孔纳米材料制备领域。

背景技术

无机多孔材料是一种具有高孔隙率、高比表面积、超低密度的三维纳米多孔材料。由于具备这些独特的性质，二氧化硅气凝胶在保温隔热、化学催化及催化剂载体、声学延迟、集成电路、航空航天、储能等各个领域均具有广阔的应用前景。(高奇,王康,孙浩东,朱凯丽,吴广利,毕研平.二氧化硅介孔微球的制备、孔结构表征及其载药性能研究[J].泰山医学院学报,2018,39(12):1354-1356.)。

传统制备介孔二氧化硅材料的合成需要活性剂、水、硅源、酸或碱等几种物质，其合成的一般过程为：首先将表面活性剂，酸或碱加入到水中，组成混合溶液，然后加入硅源，反应产物经水热处理或室温老化，再进行洗涤、过滤等处理，最后经煅烧或化学处理出去有机物，得到介孔二氧化硅材料。合成过程步骤繁杂，都需要添加表活性剂作为模板，同时涉及到凝胶老化问题，需要时间长(汤福娟.多孔二氧化硅的动态吸附特性研究[D].济南大学,2017.)，其他制备介孔二氧化硅材料的方法还有有机化合物的热裂解法以及化学气相沉积法，但该方法均存在制备过程繁琐，耗时长，而且不能大规模生产的缺点。虽然对介孔二氧化硅的研究以及应用较为广泛，然而迄今为止，微观结构孔径分布较窄，孔径尺寸在5-10nm的，块体尺寸在厘米级别均匀的三维网状介孔二氧化硅块体材料即制备方法鲜见报道。

发明内容

针对现有技术中介孔二氧化硅制备方法的不足，本发明要解决的问题是提供一种三维网状介孔二氧化硅块体的制备方法及其产品。

本发明所述三维网状介孔二氧化硅块体的制备方法，步骤是：

(1)将混合有机溶剂，LiAc·2H₂O，硅酸酯依次加入到水热反应釜中，填充度控制在反应釜容积的50％～80％，并搅拌均匀；然后密封反应釜，将其放入恒温箱中，加热反应；

(2)反应结束后自然冷却至室温，冲洗浸泡透析块状产物，然后冷冻干燥，得到三维网状介孔二氧化硅块体；

其特征在于：

步骤(1)所述混合有机溶剂是体积比为1:9～9:1的N,N-二甲基甲酰胺(DMF):冰醋酸(HAc)的混合液；所述硅酸酯是硅酸四乙酯(TEOS)；其中，混合有机溶剂，LiAc·2H₂O，硅酸酯加入到水热反应釜中的比例量依次是：混合有机溶剂10L～12L，LiAc·2H₂O 20g～25g，硅酸酯2L～3L；所述加热反应的条件是：使溶剂温度控制在160～180℃，反应1h～5h；

步骤(2)所述冲洗浸泡透析产物方法是：将所得块状产物用去离子水与乙醇按体积比1:1的混合溶液反复浸泡透析至溶液中性。

上述三维网状介孔二氧化硅块体的制备方法中：步骤(1)所述混合有机溶剂是体积比优选为5～7:3～5的N,N-二甲基甲酰胺(DMF):冰醋酸(HAc)的混合液；其中，混合有机溶剂，LiAc·2H₂O，硅酸酯加入到水热反应釜中的比例量优选依次是：混合有机溶剂10L，LiAc·2H₂O20g，硅酸酯2L；所述加热反应的条件优选是：使溶剂温度控制在160～170℃，反应1h～3h。