[發明專利]一種單分散二氧化硅納米球的制備方法

有效

• 申請號: 201710953405.0
• 申請日: 2017-10-13
• 公開（公告）號: CN107879348B
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發明（設計）人: 柴金嶺;孫斌;潘金
• 申請（專利權）人: 山東師范大學
• 主分類號: C01B33/18
• 分類號: C01B33/18
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 鄭平

本發明提供了一種單分散二氧化硅納米球的制備方法，包括：制備O/W型水/乙醇/二氯甲烷無表面活性劑微乳液；將正硅酸乙酯(TEOS)在超聲與攪拌作用下完全溶于所制備的O/W型無表面活性劑微乳液的球型“油核”中，然后在氨水催化下，正硅酸乙酯實現水解縮聚，反應完畢后進行離心分離。固體組分用極性溶劑洗滌多次即得單分散SiO₂納米球，剩余液體組分進行蒸餾收集乙醇與二氯甲烷。該方法操作簡單、成本低、環境友好、體系可重復利用、效率高。制備的SiO₂納米球尺度均勻，具有普適性和規模化生產價值。步驟簡單、操作方便、實用性強。

技術領域

本發明屬于納米材料領域，特別涉及一種新型綠色的單分散二氧化硅納米球的制備方法。

背景技術

單分散的SiO₂納米球，由于其比表面積大、分散性好，同時又具有良好的光學及力學特性，在生物醫學、催化、功能材料、高性能陶瓷、涂料等領域具有重要的應用價值。法是目前制備SiO₂納米球常用的方法之一，該方法具有操作簡單，所制備的二氧化硅納米球表面潔凈等優點。但該法僅利用溶劑間的相互作用，無制備模板，故制備二氧化硅納米球的可控性及重復性較差，難以得到高質量的SiO₂納米球。另一制備SiO₂納米球的常用方法是微乳液法，由該方法制備的SiO₂納米球，單分散性好，尺寸可調，但是在構筑微乳液模板時，需要消耗大量的表面活性劑和助表面活性劑，該兩種組分除進入微乳液的界面膜外，部分還溶于水相和油相，不易回收利用，并對環境造成污染，且因材料表面負載的表面活性劑難以洗滌除去而影響材料的純度等，這些問題嚴重制約了微乳液法在制備二氧化硅納米材料方面的推廣應用。

發明內容

針對上述問題，我們提出了一種利用O/W型無表面活性劑微乳液為模板制備SiO₂納米球的方法。無表面活性劑微乳液組分簡單，僅由水，油和“兩親溶劑”組成。這種新型的無表面活性劑微乳液體系不含有表面活性劑，但是具有與微乳液相似的微觀結構和性質，能夠克服微乳液法制備納米材料時由于使用大量表面活性劑所帶來的缺點，不但能顯著節約了成本，而且制備的納米材料純度更高。

為了得到形貌均一，粒徑均勻的單分散SiO₂納米球，本申請在多種無表面活性劑微乳液體系中進行了SiO₂納米球的制備。系統研究了SiO₂納米球在無表面活性劑微乳液體系中的成型規律，經大量實驗篩選后發現：應用O/W型乙醇/二氯甲烷/水無表面活性劑微乳液體系作為模板，制備的二氧化硅納米球具有形貌均一，粒徑均勻的優點。且在此體系中，乙醇作為“雙溶劑”，二氯甲烷作為油相，這兩種溶劑不但成本低廉，而且由于其沸點較低，能夠在SiO₂納米球制備完成后，通過簡單的蒸餾法即可回收，達到循環利用的目的。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種新型綠色的單分散二氧化硅納米球的制備方法，包括：

制備O/W型水/乙醇/二氯甲烷無表面活性劑微乳液；

將正硅酸乙酯(TEOS)在超聲或者攪拌條件下，完全溶解于所制備的O/W型無表面活性劑微乳液的球型“油核”中，然后在氨水催化下，正硅酸乙酯實現水解縮聚，反應完畢后通過離心分離收集固體組分，極性溶劑洗滌數次得SiO₂納米球，液體組分進行蒸餾，收集乙醇與二氯甲烷組分。

優選的，所述無表面活性劑微乳液中，固定二氯甲烷在體系中的質量分數為20％，水與乙醇質量比為分別為4-9.5：6-0.5。

優選的，所述正硅酸乙酯與氨水(25﹪wt)的體積比為1.3：3。

優選的，所述將正硅酸乙酯溶解于上述的無表面活性劑微乳液中的具體步驟為：將定量的正硅酸乙酯(TEOS)在攪拌下緩慢加入到所述無表面活性劑微乳液中，超聲或者機械攪拌一定時間。