[發明專利]功能化均粒多孔二氧化硅微球及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201010567428.6
• 申請日: 2010-12-01
• 公開（公告）號: CN102070152A
• 公開（公告）日: 2011-05-25
• 發明（設計）人: 江必旺;吳俊成;陳榮姬
• 申請（專利權）人: 蘇州納微生物科技有限公司
• 主分類號: C01B33/12
• 分類號: C01B33/12;B01J20/10;B01J20/30;B01D15/08
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 范晴

技術領域

本發明屬于液相色譜技術中的柱填料制備技術及其應用領域，具體涉及一種微米級的功能化均粒多孔二氧化硅微球的制備方法和應用。

背景技術

微米級的多孔二氧化硅微球在分析、催化和分離等很多領域都有著廣泛的應用。由于其較高的機械強度、耐熱、耐溶劑的性能，常被用作催化轉化、酶固定和液相色譜的支持骨架。隨著高效液相色譜技術的發展，需要對多孔二氧化硅微球的粒徑大小和孔徑結構進行精確地控制，且粒徑大小要求控制在3到10微米之間，孔表面需要有一定的疏水性。就色譜性能而言，均粒多孔二氧化硅微球，由于其粒徑均一的物理特性，在應用過程中遠優于那些粒徑分布較寬的二氧化硅微球。因此，粒徑大小和孔徑結構可控的均粒多孔二氧化硅微球是液相色譜技術中的首選柱填料。目前，采用傳統的溶膠-凝膠法可以制備出幾十納米到幾百納米的均粒二氧化硅微球，但很難超過1微米。因此，合成微米級的均粒多孔二氧化硅微球一直是當前研究的重點課題。

中國專利申請200810019069.3于2008年7月9日公開了一種復合模板法制備介孔二氧化硅微球的方法，其步驟為:配制濃度為1.8～3.0MOL/L的氨水溶液，向氨水溶液中加入模板劑和助模板劑，攪拌溶解;將上步所得混合溶液加熱至30～80℃，再向混合溶液中滴加計算量的正硅酸四乙酯，恒定攪拌速度下反應5～6H后結束;將上步所得混合物干燥后得到介孔二氧化硅原粉;將烘干的二氧化硅原粉焙燒5～6小時脫除模板劑，即得即可得到粒徑為80-500納米左右的介孔結構的二氧化硅微球，粒徑小于1微米。

中國專利申請200810202772.8于?2009年4月22日公開了一種孔徑可控的介孔二氧化硅微球的制備方法，以新型四頭季銨鹽陽離子表面活性劑為結構導向劑，在堿性條件下，在醇水體系中通過溶膠凝膠法合成介孔二氧化硅微球。得到的多孔二氧化硅微球的粒徑大約為1微米。

等(Chem.?Master.?，1995，?10，?1623-1626）公布了一種在季銨鹽和乙醚中制備介孔微球的方法，得到的微球粒徑分布在2到6個微米之間。Shi等(J.?Chromatography?A，?2009，?1216，?7388-7393)公布了一種在聚環氧乙烷中制備多孔二氧化硅微球的方法，由于所得的微球粒徑分布很寬，在應用于高效液相色譜之前必須要篩分去除大顆粒和小顆粒。

與本公開相關的高分子微球模板法制備多孔微球的方法(參見Adv.Mater:2002，14，1768-1772;美國專利US2006088470A1)是以多孔聚苯乙烯微球為模板，用鹽酸浸泡后過夜，加入無機物前驅體，水解縮合反應，去除高分子模板得到多孔無機微球。但是采用該方法得到的多孔無機微球的尺寸比原來的模板微球縮小了20-50%，其產率大約有40%左右。

因此探討一種微米級的、粒徑孔徑可控的均粒多孔二氧化硅微球的制備方法是液相色譜填料領域亟待堅決的關鍵問題。

發明內容

本發明目的在于提供一種功能化均粒多孔二氧化硅微球，解決了現有技術中多孔二氧化硅微球制備方法得到的微球粒徑不均勻或粒徑過小或介孔孔徑不能控制等問題，本發明在保證多孔二氧化硅微球均一球徑的同時，能有效的控制微球的孔徑、結構和形貌。

為了解決現有技術中的這些問題，本發明提供的技術方案是：

一種功能化均粒多孔二氧化硅微球，其特征在于所述微球通過以下方法制備：

（1）預先制備組成、粒徑、孔徑確定的均粒多孔聚合物微球，并對均粒多孔聚合物微球進行表面功能化處理，得到功能化均粒多孔聚合物微球；

（2）把功能化均粒多孔聚合物微球分散在溶液中，然后加入二氧化硅前驅體制備形成二氧化硅/聚合物中間復合微球；

（3）加熱使二氧化硅/聚合物中間復合微球除去有機聚合物物質，得到均粒多孔二氧化硅微球；

(4)?使用化學試劑對均粒多孔二氧化硅微球進行表面修飾，在均粒多孔二氧化硅微球表面形成功能化基團，即形成功能化均粒多孔二氧化硅微球；

所述功能化均粒多孔二氧化硅微球的粒徑在1.7μm～100μm范圍內；所述功能化均粒多孔二氧化硅微球的介孔孔徑在20?～1000?范圍內。

本發明還提供了一種制備功能化均粒多孔二氧化硅微球的方法，其特征在于所述方法包括以下步驟：