[發明專利]一種氧化物空心微球的制備方法

在審

• 申請號: 201711378542.2
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN109928365A
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發明（設計）人: 李春林;劉中民;解華;魏迎旭
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: C01B13/36
• 分類號: C01B13/36;C01G51/04;C01G3/02;C01G49/06
• 代理公司: 北京元周律知識產權代理有限公司 11540
• 代理人: 李花;叢森

本申請公開了一種氧化物空心微球的制備方法，該方法用于單分散、均一尺寸的無機氧化物空心微球的制備，具體是采用微流控芯片在油相流體中獲得含有水溶性前驅體溶質的水相液滴，將沉淀劑加入所述油相流體，得到所述氧化物空心微球。從而制得單分散、均一的無機氧化物空心微球。該方法可簡易、快速、高效的制備單分散無機氧化物空心微球。

技術領域

本發明涉及一種氧化物空心微球的制備方法，屬于材料領域。

背景技術

空心微球由于具有密度低，比表面積大，內部空腔可容納大量客體分子，并且殼層可滲透性等特點，在諸如鋰離子電池，催化吸附，生物應用，氣體傳感器、污水處理等領域，具有廣泛的應用價值。微球的尺寸和分布與其性能關系密切，其直徑大小和分布均一性是微球性能的一個關鍵指標，也和空心微球的主要基本性能密切相關。從制備高性能微球的角度，一般都希望能可控的制備均一尺寸的微球。現有空心微球的制備方法主要有無模板法和模板法。無模板法一般難以取得均一尺寸的微球。例如，采用噴霧干燥可以不需要模板而實現少數類空心微球的制備，但制備得到的空心微球尺寸分布寬，功能性和可控性不佳。采用模板法制備得到的空心微球質量一般取決于模板微球質量，而要取得滿足要求，尺寸均一的模板也是一個難題，成本較高。并且，采用硬模板法還需要除掉模板，產生大量后處理成本；也有采用軟模板法來制備空心微球，比如微乳液聚合法，其對前軀體要求一般較高，過程比較繁瑣，而且產品結構和性能單一，比較適合納米級空心微球的制備，難以可控制備尺寸均一微球。

微流控芯片技術通過在幾英寸大小的芯片上構建微通道流路系統，可將多種技術單元在可控平臺上實現靈活組合及功能集成，在眾多領域，比如環境檢測、生物制藥、材料合成、食品安全等方面都有潛在的應用前景。微流控芯片技術基于微流體控制技術，能夠在微、納米尺度空間操控流體，已成為制備單分散、微納型功能微球材料的有力工具，一直以來是各國研究者關注的重點。微流控技術采用水力流體動力學原理，可以制備大小均勻的液滴，液滴大小易控，然后通過后處理來固化液滴。現有采用微流控芯片固化液滴的報道的方法中，可以針對少數幾類物質，采用特殊方法來實現固化為固體微球，但目前也還沒有可實現有效制備各種單分散的均一尺寸的無機氧化物空心微球的通用方法。

發明內容

本申請提供了一種氧化物空心微球的通用制備方法，該方法可以制備單分散、尺寸均一的各種氧化物空心微球。經微流控芯片生成油包水的含可溶性金屬離子液滴后，導入含有沉淀劑的沉淀相，在流體中沉淀相中的沉淀劑經液滴界面和液滴中前驅體物料發生沉淀反應，在液滴表面形成固化殼，從而制備得到空心微球。

根據本申請的一個方面，提供一種所述氧化物空心微球的制備方法，具體而言，采用微流控芯片在油相流體中獲得含有水溶性前驅體溶質的水相液滴，將沉淀劑加入所述油相流體，得到所述氧化物空心微球。

所述微流控芯片包括水相入口、油相入口和沉淀劑入口；

所述氧化物空心微球的制備方法，至少包括以下步驟：

(s1)獲得含水溶性前驅體溶質的水相溶液I；

(s2)獲得油相溶液II；

(s3)獲得沉淀相溶液III；

(s4)將步驟(s1)獲得的溶液I和步驟(s2)獲得的溶液II分別從水相入口和油相入口注入微流控芯片中，獲得油包水液滴；

(s5)將步驟(s3)獲得的溶液III從沉淀相入口注入微流控芯片中，在微流控芯片的固化單元中與步驟(s4)獲得的油包水液滴固化反應，即獲得固化液滴，經洗滌、干燥，獲得所述氧化物空心微球。

作為一種實施方式，上述方法中步驟(s4)為將步驟(s1)獲得的溶液I和(s2)獲得的溶液II分別從水相入口和油相入口注入微流控芯片中，油相溶液II切割水相溶液I，獲得油包水液滴；