阅读说明：本技术 一种快速制备介孔二氧化硅球的方法及介孔二氧化硅球 (Method for rapidly preparing mesoporous silica spheres and mesoporous silica spheres ) 是由 朱坤磊 刘西成 景志红 于 2019-07-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种快速制备介孔二氧化硅球的方法,包括如下步骤：1)将0.2-2.0g表面活性剂加至100mL溶剂中,溶解；2)加入0.5-5.0mL浓氨水、0.5-5.0mL硅盐及50mL蒸馏水,搅拌均匀后得到反应液；3)将反应液移至200mL反应釜中,在100-220摄氏度下溶剂热反应0.5-8小时；4)反应结束后,将釜自然冷却至室温,通过离心将所得产物分离,并用乙醇洗涤,得沉淀,自然烘干；5)之后将沉淀转移至马弗炉中,在空气中高温锻烧,即得介孔SiO<Sub>2</Sub>球。还公开了介孔二氧化硅球直径大小为0.5-4.0μm,比表面积为50-500m<Sup>2</Sup>g<Sup>-1</Sup>,孔径大小为2-25nm。(The invention discloses a method for rapidly preparing mesoporous silica spheres, which comprises the following steps: 1) adding 0.2-2.0g of surfactant into 100mL of solvent for dissolving; 2) adding 0.5-5.0mL of concentrated ammonia water, 0.5-5.0mL of silicate and 50mL of distilled water, and uniformly stirring to obtain a reaction solution; 3) transferring the reaction liquid to a 200mL reaction kettle, and carrying out solvothermal reaction for 0.5-8 hours at the temperature of 100-220 ℃; 4) after the reaction is finished, naturally cooling the kettle to room temperature, separating the obtained product through centrifugation, washing the product with ethanol to obtain a precipitate, and naturally drying the precipitate; 5) then transferring the precipitate into a muffle furnace, and calcining at high temperature in the air to obtain the mesoporous SiO 2 A ball. Also discloses mesoporous silica spheres with the diameter of 0.5-4.0 mu m and the specific surface area of 50-500m 2 g ‑1 The pore size is 2-25 nm.)

一种快速制备介孔二氧化硅球的方法及介孔二氧化硅球

技术领域

本发明是关于无机功能材料领域中制备技术领域，特别涉及一种快速制备介孔二氧化硅的方法。

背景技术

自1992年MCM-41介孔分子筛首次被制备[1]。因介孔材料可应用于各个领域如能量储存及转化、催化、生物医药及感应器等[2-5]，而引起人们的广泛关注。然而，在以往的报道中，制备介孔材料的时间都较长，如需要12小时的搅拌和8小时的反应[6]、静置24小时且水热反应4小时[7]、静置20小时且陈化40小时[8]及搅拌24小时且超声处理4小时[9]。这将大大地降低介孔材料的制备效率及增加生产时间成本。本发明采用一步水热法快速制备介孔SiO₂中孔球，所需反应时间仅2小时，该方法简单、快捷、有效，并有希望放大至规模化生产。

[1]C.T.Kresge,M.E.Leonowicz,W.J.Roth,J.C.Vartuli and J.S.Beck,Nature,1992,359:710-712.

[2]W.Li,J.Liu and D.Zhao,Nature Reviews Materials,2016,1:16023.

[3]J.Liang,Z.Liang,R.Zou and Y.Zhao,Advanced Materials,2017,29:1701139.

[4]J.Wang,Q.Ma,Y.Wang,Z.Li,Z.Li and Q.Yuan,Chemical Society Reviews,2018,47:8766-8803.

[5]W.Luo,T.Zhao,Y.Li,J.Wei,P.Xu,X.Li,Y.Wang,W.Zhang,A.A.Elzatahry,A.Alghamdi,Y.Deng,L.Wang,W.Jiang,Y.Liu,B.Kong and D.Zhao,Journal of theAmerican Chemical Society,2016,138:12586-12595.

[6]X.Wang,Y.Zhang,W.Luo,A.A.Elzatahry,X.Cheng,A.Alghamdi,A.M.Abdullah,Y.Deng and D.Zhao,Chemistry of Materials,2016,28:2356-2362.

[7]H.Zhang and S.Liu,Materials Letters,2018,221:119-122.

[8]M.Jahandar Lashaki and A.Sayari,Chemical Engineering Journal,2018,334:1260-1269.

[9]S.-D.Jiang,G.Tang,Z.Bai and Y.Pan,Materials Letters,2019,247:139-142.

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种快速制备介孔SiO₂球的方法及介孔二氧化硅球。

本发明通过如下技术方案予以实现：一种快速制备介孔二氧化硅球的方法，包括如下步骤：

1)将0.2-2.0g表面活性剂加至100mL溶剂中，溶解；

2)加入0.5-5.0mL浓氨水、0.5-5.0mL硅盐及50mL蒸馏水，搅拌均匀后得到反应液；

3)将反应液移至200mL反应釜中，在100-220摄氏度下溶剂热反应0.5-8小时；

4)反应结束后，将釜自然冷却至室温，通过离心将所得产物分离，并用乙醇洗涤，得沉淀，自然烘干；

5)之后将沉淀转移至马弗炉中，在空气中高温锻烧，即得介孔SiO₂球。

优选的，所述步骤1)中表面活性剂优选十二烷基胺、十四烷基胺、十六烷基胺或十八烷基胺中任一种。

优选的，所述步骤1)中溶剂优选甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇或正丁醇中的一种或几种混合液。

优选的，所述步骤2)中硅盐优选正硅酸乙酯、正硅酸乙酯异丙酯或正硅酸乙酯丁酯中任一种。

本发明的第二个技术方案是采用上述方法快速制备介孔二氧化硅球，介孔二氧化硅球直径大小为0.5-4.0μm，比表面积为50-500m²g^-1，孔径大小为2-25nm。

有益效果

本发明的有益效果是，一步溶剂热法快速制备介孔SiO₂球，不仅所制备的SiO₂球尺寸均匀、比表面大且孔径丰富，更重要的是大大缩短了制备时间。

附图说明

图1是介孔SiO₂球的扫描电镜图片。

图2是介孔SiO₂球的透射电镜图片。

图3是介孔SiO₂球的X射线衍射谱图：(a)广角，(b)小角。

图4是介孔SiO₂球特性曲线：(a)氮气吸脱附曲线和(b)孔径分布曲线。

(实施例4)

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例来对本发明做进一步说明。应当理解的是，这里所讨论的实施例只是为了说明，对本领域技术人员来说，可以加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

实施例1

将0.2g十六烷基胺加至100mL溶剂中，溶解后，加入0.5mL浓氨水、2.0mL硅盐及50mL蒸馏水，搅拌均匀后，将反应液移至200mL反应釜中，在200摄氏度下溶剂热反应0.5小时，反应结束后，将釜自然冷却至室温，通过离心将所得产物分离，离心机转速10000转/分钟，并用乙醇洗涤3次，得沉淀，自然烘干。之后将沉淀转移至马弗炉中，在空气中500摄氏度下高温锻烧2小时，即得介孔SiO₂球，直径大小为3.2μm，比表面积为60m²g^-1，孔径大小为3-5nm。

实施例2

将0.5g十六烷基胺加至100mL溶剂中，溶解后，加入0.5mL浓氨水、2.0mL硅盐及50mL蒸馏水，搅拌均匀后，将反应液移至200mL反应釜中，在200摄氏度下溶剂热反应1小时，反应结束后，将釜自然冷却至室温，通过离心将所得产物分离，离心机转速10000转/分钟，并用乙醇洗涤3次，得沉淀，自然烘干。之后将沉淀转移至马弗炉中，在空气中500摄氏度下高温锻烧2小时，即得介孔SiO₂球，直径大小为3.1μm，比表面积为130m²g^-1，孔径大小为3-6nm。

实施例3

将1.0g十六烷基胺加至100mL溶剂中，溶解后，加入1.0mL浓氨水、2.0mL硅盐及50mL蒸馏水，搅拌均匀后，将反应液移至200mL反应釜中，在200摄氏度下溶剂热反应2小时，反应结束后，将釜自然冷却至室温，通过离心将所得产物分离，离心机转速10000转/分钟，并用乙醇洗涤3次，得沉淀，自然烘干。之后将沉淀转移至马弗炉中，在空气中500摄氏度下高温锻烧2小时，即得介孔SiO₂球，直径大小为2.2μm，比表面积为236m²g^-1，孔径大小为3-6nm。

实施例4

将1.0g十六烷基胺加至100mL溶剂中，溶解后，加入2.0mL浓氨水、2.0mL硅盐及50mL蒸馏水，搅拌均匀后，将反应液移至200mL反应釜中，在200摄氏度下溶剂热反应2小时，反应结束后，将釜自然冷却至室温，通过离心将所得产物分离，离心机转速10000转/分钟，并用乙醇洗涤3次，得沉淀，自然烘干。之后将沉淀转移至马弗炉中，在空气中500摄氏度下高温锻烧2小时，即得介孔SiO₂球，直径大小为0.86μm，比表面积为460m²g^-1，孔径大小为3-8nm。

如图1所示，是介孔SiO₂球的扫描电镜图片。

如图2所示，是介孔SiO₂球的透射电镜图片。

如图3所示，是介孔SiO₂球的X射线衍射谱图：(a)广角，(b)小角。

如图4所示，是介孔SiO₂球特性曲线：(a)氮气吸脱附曲线和(b)孔径分布曲线。

实施例5

将2.0g十六烷基胺加至100mL溶剂中，溶解后，加入5.0mL浓氨水、5.0mL硅盐及50mL蒸馏水，搅拌均匀后，将反应液移至200mL反应釜中，在220摄氏度下溶剂热反应0.5小时，反应结束后，将釜自然冷却至室温，通过离心将所得产物分离，离心机转速10000转/分钟，并用乙醇洗涤3次，得沉淀，自然烘干。之后将沉淀转移至马弗炉中，在空气中500摄氏度下高温锻烧2小时，即得介孔SiO₂球，直径大小为0.53μm，比表面积为430m²g^-1，孔径大小为4-8nm。

实施例6

将1.0g十六烷基胺加至100mL溶剂中，溶解后，加入2.0mL浓氨水、3.0mL硅盐及50mL蒸馏水，搅拌均匀后，将反应液移至200mL反应釜中，在200摄氏度下溶剂热反应4小时，反应结束后，将釜自然冷却至室温，通过离心将所得产物分离，离心机转速10000转/分钟，并用乙醇洗涤3次，得沉淀，自然烘干。之后将沉淀转移至马弗炉中，在空气中500摄氏度下高温锻烧2小时，即得介孔SiO₂球，直径大小为0.76μm，比表面积为450m²g^-1，孔径大小为3-9nm。

实施例7

将1.0g十二烷基胺加至100mL溶剂中，溶解后，加入2.0mL浓氨水、2.0mL硅盐及50mL蒸馏水，搅拌均匀后，将反应液移至200mL反应釜中，在200摄氏度下溶剂热反应2小时，反应结束后，将釜自然冷却至室温，通过离心将所得产物分离，离心机转速10000转/分钟，并用乙醇洗涤3次，得沉淀，自然烘干。之后将沉淀转移至马弗炉中，在空气中500摄氏度下高温锻烧2小时，即得介孔SiO₂球，直径大小为0.80μm，比表面积为450m²g^-1，孔径大小为2-3nm。

实施例8

将1.0g十四烷基胺加至100mL溶剂中，溶解后，加入2.0mL浓氨水、2.0mL硅盐及50mL蒸馏水，搅拌均匀后，将反应液移至200mL反应釜中，在200摄氏度下溶剂热反应2小时，反应结束后，将釜自然冷却至室温，通过离心将所得产物分离，离心机转速10000转/分钟，并用乙醇洗涤3次，得沉淀，自然烘干。之后将沉淀转移至马弗炉中，在空气中500摄氏度下高温锻烧2小时，即得介孔SiO₂球，直径大小为0.84μm，比表面积为460m²g^-1，孔径大小为3-6nm。

实施例9

将1.0g十八烷基胺加至100mL溶剂中，溶解后，加入2.0mL浓氨水、2.0mL硅盐及50mL蒸馏水，搅拌均匀后，将反应液移至200mL反应釜中，在100摄氏度下溶剂热反应8小时，反应结束后，将釜自然冷却至室温，通过离心将所得产物分离，离心机转速10000转/分钟，并用乙醇洗涤3次，得沉淀，自然烘干。之后将沉淀转移至马弗炉中，在空气中500摄氏度下高温锻烧2小时，即得介孔SiO₂球，直径大小为0.92μm，比表面积为380m²g^-1，孔径大小为6-10nm。

表1实施例中所制备介孔SiO₂球的物理参数

尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。