[發明專利]一種刺猬狀SiO2空心微球的制備方法

有效

• 申請號: 201010131022.3
• 申請日: 2010-03-19
• 公開（公告）號: CN101804990A
• 公開（公告）日: 2010-08-18
• 發明（設計）人: 胡繼文;李銀輝
• 申請（專利權）人: 中科院廣州化學有限公司
• 主分類號: C01B33/18
• 分類號: C01B33/18
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 楊曉松;付曄

技術領域

本發明涉及無機材料領域，特別涉及一種刺猬狀SiO₂空心微球的制備方 法。

背景技術

中空球具有低的密度、大的比表面積、高的表面活性、強的表面滲透性 等特點，在納米微反應器、傳感器、藥物的可控運輸和釋放、太陽能電池、 鋰離子電池、高選擇性催化劑、催化劑載體等領域具有重要的商業價值和廣 泛的應用前景。SiO₂具有無毒、良好的生物相容性等優點，所以，SiO₂中空 球具有良好的發展前景。

目前，SiO₂中空球的制備方法主要是模板法，包括硬模板法和軟模板法。 硬模板法的優點是具有狹窄的粒徑分布；但是其缺點是中空微球殼層的規整 度和厚度很大程度上依賴于硬模板的表面性質，在硬模板除去過程中容易引 起殼缺陷，而且，無機前軀體在其表面容易獨自成核沉淀；因此，利用硬模 板法制備中空球SiO₂并不是一種理想的方法。軟模板法克服了以上不足，可 以制備機械強度高的SiO₂中空結構以及不同形態的SiO₂中空自組裝體，被 廣泛用于SiO₂中空結構的構筑；具體方法包括：(1)乳液滴，但是要獲得尺 寸小于100nm的液滴是不容易的，而且通過乳液模板法獲得單分散性的中 空球很困難，SiO₂中空球粒徑分布較寬；(2)表面活性劑膠束/囊泡，但是， 以表面活性劑膠束或囊泡為模板制備精確幾何外形和結構的微米/納米中空 結構是不可預測的；(3)聚合物膠束/囊泡，這種方法具有較好的熱力學穩定 性，且分散性良好。與低分子量表面活性劑膠束/囊泡相比，聚合物膠束/囊 泡的形態和結構容易通過聚合物本身的結構來控制(如聚合物組成、分子量、 體積分數等)，此外，還可以通過pH值、溫度、溶液的離子強度、添加劑等 來調節，因此，有利于控制SiO₂中空結構的尺寸、外形、殼厚、形態等。例 如：中國專利CN101190790A介紹了以嵌段聚合物為軟模板，與添加劑十 二烷基磺酸鈉(SDS)共同作用導向二氧化硅的溶膠自組裝，在酸性條件下， 通過攪拌、陳化處理，水熱，過濾，干燥后，燒去模板制備了具有多層介孔 孔壁的二氧化硅中空球。Tang等[Yi-Qi?Yeh，Bi-Chang?Chen，Hong-Ping?Lin， and?Chih-Yuan?Tang.Synthesis?of?Hollow?Silica?Spheres?with Mesostructured?Shell?Using?Cationic-Anionic-Neutral?Block?Copolymer Ternary?Surfactants，Langmuir?2006，22，6-9.]以嵌段聚合物P123囊泡為軟 模板，通過添加C16TMAB和SDS，制備了無序介孔殼，介孔孔徑為 5.5-7.5nm，且納米孔道的方向和長度可以通過調節SDS和CTMAB的比率 來調節。但是，利用嵌段共聚物制備二氧化硅空心微球方法還存在一些缺點： (a)一般為二嵌段共聚物，結構與微球結構的控制難于平衡，而三嵌段或 以上共聚物合成不易；(b)商業可獲得的嵌段共聚物種類有限，目前只有 P123，不能滿足組裝特殊微結構二氧化硅空心微球的要求；(c)利用商業可 獲得嵌段共聚物制備特殊結構的二氧化硅微球一般需加入添加劑，正如 CTAB、SDS等，體系較復雜，操作條件苛刻。綜上所述，由于現有的制備 SiO₂中空微球的方法都有一定程度上的不足，特別是制備新穎結構的SiO₂中空微球技術方面存在許多缺點，因而發明一種過程較為簡單、制備具有分 級結構的SiO₂中空微球的方法是十分重要。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在的缺點，提供一種工藝簡單、微 球結構可控的刺猬狀SiO₂空心微球。

本發明的另一目的在于提供一種上述刺猬狀SiO₂空心微球的制備方法。

本發明的目的通過下述技術方案實現：