[發明專利]一種以生物質為原料制備介孔氧化硅的方法及其應用

有效

• 申請號: 202010151656.9
• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN111333074B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 張基明
• 申請（專利權）人: 中譜科技（福州）有限公司
• 主分類號: C01B33/12
• 分類號: C01B33/12;B01J20/28;B01J20/10;B01J20/283;B01J20/30
• 代理公司: 廣東金泰智匯專利商標代理事務所(普通合伙) 44721
• 代理人: 江麗嬌

一種以生物質為原料制備介孔氧化硅的方法及其應用，屬于硅膠填料領域。所述介孔SiO₂比表面積是235m²/g?305m²/g，平均孔徑9.68nm?12.47nm；表面羥基含量0.486mmol/g?0.518mmol/g。所述制備介孔SiO₂的方法，其包括：以生物質為硅源，通過水熱法制備介孔SiO₂的方法；經過預處理后的生物質在一定溫度氧化處理后得到生物質灰前驅物，將該前驅物與堿溶液充分混合并過濾后得到含硅堿溶液；在預先配置好的酸與表面活性劑的混合溶液中加入上述含硅堿溶液，攪拌一段時間并充分反應后，經老化、過濾、水洗和干燥處理，最后經過高溫焙燒得到介孔SiO₂。

技術領域

本發明屬于無機材料制備領域，具體涉及以生物質為原料制備介孔SiO₂及其應用。

背景技術

隨著科技的不斷發展和科技的進步，采用色譜法對各種各樣的物質進行分離與檢測逐漸成為重要的分析手段，并被廣泛應用于各行業。其中高效液相色譜(HPLC)是色譜法的一個重要分支，是近些年來發展最快的一種分析分離技術，現已成為食品，醫療，化學化工等重要領域不可或缺的分離檢測手段。而制約高效液相色譜法發展的關鍵便是色譜柱填充料的制備與應用，而該填充料的設計與制備也成為重要的研究方向。

到目前為止，已經商業化的常見色譜填料基質主要分為有機基質、無機基質和有機-無機復合基質固定相。其中在無機基質中，SiO₂基質憑借不易溶脹、機械強度高、熱穩定性好和化學穩定性強等優點逐漸成為液相色譜中應用最廣泛的固定相填料，而其相關的制備與應用也得到了長足的發展。其中Stober于1960年代采用堿催化正硅酸乙酯水解來制備SiO₂微球，這種溶膠凝膠法制備出的微球純度高，均一性好，但是該法制備成本高，處理時間長且本身無孔。后續的研究人員在該技術基礎上做了眾多改進，但依然存在制備成本高，過程復雜和孔道結構不易優化等缺點。要以SiO₂基質用作液相色譜填料基質，后續需要進行擴孔等一系列操作。

有研究顯示，生物質(稻殼，稻秸和玉米秸稈等)經過預處理和氧化處理后所得到的前驅體中含有二氧化硅；而我國是農業生產大國，其中水稻和玉米均勻較大的生產量，且稻殼和玉米秸稈等來源比較廣泛，如果能以這些生物質為原料制備介孔SiO₂不僅可以降低介孔SiO₂成本，同時生物質的回收利用還可以有效減少環境污染，對實現可持續發展具有重要的意義。

發明內容

但目前以生物質制備二氧化硅前驅體尚存在產率低下，難以提純等技術問題；基于這些技術問題，目前尚未以生物質(稻殼，稻秸和玉米秸稈等)為原料制備介孔SiO₂，因為制備介孔SiO₂對原料的要求較高。本發明公開一種以生物質為原材料制備介孔SiO₂的方法，制備出的介孔SiO₂與C18鍵合后可直接應用于HPLC填料，所述介孔SiO₂是指平均孔徑介于2至50nm的SiO₂。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種以生物質為原材料制備介孔SiO₂的方法，其包括如下步驟：

1)生物質預處理：生物質經過水洗后在酸中浸泡；

2)經過步驟1)預處理的生物質在550～750℃下氧化處理后得到生物質灰前驅體，生物質灰前驅體與堿金屬溶液充分混合后過濾得到含硅堿溶液；

3)將步驟2)制得的硅堿溶液加入預先配置好的酸與表面活性劑的混合溶液中進行反應，再經老化、過濾、水洗和干燥，最后高溫煅燒即得介孔SiO₂。