[發明專利]一種多級孔SiO2

在審

• 申請號: 202110872770.5
• 申請日: 2021-07-30
• 公開（公告）號: CN113401913A
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 強濤濤;朱潤桐
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: C01B33/18
• 分類號: C01B33/18;B01J20/10;B01J20/28;B01J20/30
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李紅霖

本發明公開了一種多級孔SiO₂微球材料及其制備方法和應用，屬于多級孔非金屬氧化物微球材料制備技術領域。本發明以硅源前驅體為原料，制革固體廢棄物中提取的膠原蛋白為生物質模板，表面活性劑為結構導向劑，在無需高溫水熱的條件下，通過一鍋法合成多級孔SiO₂微球材料。本發明通過成條件溫和、操作簡單、利于工業化生產的制備方法，制備出具有較大孔容、比表面積及優異熱穩定性的多級孔SiO₂微球材料。所述多級孔SiO₂微球材料對溶菌酶生物大分子有良好的吸附性能。

技術領域

本發明屬于多級孔非金屬氧化物微球材料制備技術領域，涉及一種多級孔SiO₂微球材料及其制備方法和應用。

背景技術

多孔微球材料具有獨特的孔道結構，可調的孔徑大小不僅能在其表面與原子、離子和分子相互作用，還能在材料內部的孔道結構中實現物質傳輸，因此在離子交換、吸附和催化等傳統應用領域中具有廣泛的研究。在實際應用中，單一孔(微孔、介孔或大孔)材料具有一定的局限性，例如微孔材料孔徑太小，不利于物質的傳輸，介孔材料孔壁為無定型結構，具有較差的熱穩定性，大孔材料的孔道結構容易破壞等。多級孔微球材料具有獨特的兩種或兩種以上的孔道結構。與傳統的多孔微球材料相比，具有多級結構的微球材料是將幾種單一孔道結構有機結合，綜合發揮出各級孔結構的優異特性，如較高的滲透率，較大的比表面積、孔隙率，使其更適用于分離、催化、保溫、儲能等領域。

二氧化硅(SiO₂)是一種酸性氧化物，具有低毒性、良好的生物相容性、易于功能化的表面、可調的粒徑以及有序多孔的孔道結構，故被廣泛應用于催化載體、吸附與分離、藥物緩控釋以及生物傳感器等諸多領域。由于介孔SiO₂的孔徑較小，這導致其出現吸附量不高、無法實現有效分離生物分子等問題。故將SiO₂賦予多級孔結構，一方面由于多級孔SiO₂內部有較大的孔道為蛋白質分子的提供了“倉庫”與傳輸通道，避免外部環境對其結構的破壞，另一方面多級孔SiO₂含有大量的硅羥基(-OH)，使得其可以有效地與蛋白質分子發生鍵合，從而極大的提高了吸附分離效率，這相對于傳統載體有著很大的優勢。

目前有關多級孔SiO₂的制備方法一方面原材料價格高、污染重，另一方面需要嚴苛的實驗條件(高溫或高壓)，合成步驟繁雜，提高了多級孔SiO₂的生產成本，很大程度的限制了多級孔SiO₂材料的發展。因此如何設計一條合成條件溫和、操作簡單、利于工業化生產的路線制備出具有較大孔容、比表面積及較高熱穩定性的多級孔SiO₂微球材料仍然具有一定的挑戰。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種多級孔SiO₂微球材料及其制備方法和應用，本發明通過成條件溫和、操作簡單、利于工業化生產的制備方法，制備出具有較大孔容、比表面積及優異熱穩定性的多級孔SiO₂微球材料。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

本發明公開了一種多級孔SiO₂微球材料的制備方法，以硅源前驅體為原料，制革固體廢棄物中提取的膠原蛋白為生物質模板，表面活性劑為結構導向劑，在無需高溫水熱的條件下，通過一鍋法合成多級孔SiO₂微球材料。

優選地，包括以下步驟：

將制革固體廢棄物中提取的膠原蛋白溶解于水中得到含有膠原蛋白的溶液A，將表面活性劑溶解于水中得到含有表面活性劑的溶液B，將溶液A和溶液B充分攪拌，得到混合溶液A；

將催化劑、水和醇溶劑配成溶液C；將溶液C加入所得混合溶液A中，攪拌使催化劑水解得到混合溶液B；