[发明专利]一种烷基化空心二氧化硅微球材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种烷基化空心二氧化硅微球材料的制备方法，属于无机材料加工技术领域。本发明的制备方法包括：制备PS微球，然后以PS微球为模板分子，TEOS为前驱体，CTAB为表面活性剂，氨水为氧化剂合成PS@SiO₂微球，再经高温烧结去除模板分子得到空心SiO₂微球，最后对空心SiO₂微球进行烷基化处理，得到烷基化空心SiO₂微球。空心SiO₂微球作为色谱柱填料，色谱柱压降低，仅为4个大气压，远远小于常规液相色谱柱压(50‑100个大气压)，降低对液相色谱设备的使用要求，可以提高色谱柱的使用范围。对极性分子苯、苯甲醇和苯甲醛进行检测时，色谱柱效为43000N/m，分离度均超过4.00，对称因子0.98‑1.10，具有一定的色谱应用性。

技术领域

本发明涉及一种烷基化空心二氧化硅微球材料的制备方法，属于无机材料加工技术领域。

背景技术

随着生命科学、环境科学、医药科学等领域的发展，高效液相色谱法HPLC被用来分离复杂样品，已经成为应用最为广泛的分析技术之一。色谱柱是液相色谱技术实现快速分离的关键，是液相色谱技术发展和应用的基础。而对于色谱柱固定相填料来说，不同种类填料又决定色谱柱的分离性能。无机材料，特别是硅胶材料，因为机械强度高、化学性能和热性能稳定、孔结构有序、表面光滑、富含羟基容易被化学修饰的优势，已经被广泛应用于色谱柱固定相填料中。为了提高色谱柱的分离效率，硅胶材料的研究历程从微米级向亚微米甚至纳米级方向发展，粒径和孔径分布窄，孔结构和孔体积适宜。但是，小粒径的色谱填料会导致背压升高，这对色谱设备的要求就提高了。因此，改善颗粒形貌、降低柱压是目前许多研究者致力的方向。其中，多孔颗粒、核壳颗粒可以提高色谱柱的热稳定性能和渗透率，得到广泛的研究。空心结构具有很高的比表面积和渗透性，在液相色谱技术中有着广泛的应用。制备方法常常使用模板法，选用聚苯乙烯微球、碳纳米颗粒和单分散的二氧化硅球作为模板分子。二氧化硅、二氧化钛、磁铁矿、银及二氧化锆常常被用作壳材料。聚苯乙烯PS具有均匀球形和单分散性，常被用作核材料。二氧化硅具有化学稳定性和机械稳定性，可以包裹在不同核材料的外面形成壳。

本发明在硅胶颗粒优异性能的基础上，通过测试空心硅球的比表面积、孔隙率、机械强度、耐压性及色谱性能，获得高柱效、低柱压的空心硅胶填料的制备方法，通过该方法制备的空心硅胶填料有望被应用于超高液相色谱填料中。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供一种高柱效、低柱压烷基化空心二氧化硅微球材料的制备方法。

本发明的上述目的可以通过下列技术方案来实现：一种烷基化空心二氧化硅微球材料的制备方法，包括如下过程：制备PS微球，然后以PS微球为模板分子，TEOS为前驱体，CTAB为表面活性剂，氨水为氧化剂合成PS@SiO₂微球，再经高温烧结去除模板分子得到空心SiO₂微球，最后对空心SiO₂微球进行烷基化处理，得到烷基化空心SiO₂微球。

作为优选，所述PS微球的制备过程包括以下步骤：

S1、用浓度为1-10％的NaOH溶液反复洗涤苯乙烯，蒸馏去除苯乙烯的阻聚剂，备用；

S2、按重量份数称取如下物料：1-10份聚乙烯吡咯烷酮、50-100份乙醇、1-10份水、10-50份苯乙烯、0.1-0.5份引发剂AIBA，备用；

S3、将聚乙烯吡咯烷酮、乙醇、水加入烧瓶中，通入氮气，进行预聚合；然后再加入苯乙烯、引发剂AIBA进行热聚合；

S4、反应结束经洗涤、干燥得到白色PS微球粉末。

进一步优选，所述预聚合为在30-60℃下搅拌反应5-60min，所述热聚合为在45-100℃下反应1-22h。

进一步优选，所述干燥的温度为35-80℃，时间为3-10h。