一种木质素磺酸盐‑二氧化硅介孔纳米球及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种木质素磺酸盐－二氧化硅介孔纳米球及其制备方法，该制备方法为：配制木质素磺酸盐水溶液及短链醇/水混合液；取季铵盐型阳离子表面活性剂，溶于短链醇/水混合液中配制季铵盐型阳离子表面活性剂溶液；将木质素磺酸盐溶液与季铵盐型阳离子表面活性剂溶液混合，得木质素磺酸盐/季铵盐型阳离子表面活性剂复合体系；将木质素磺酸盐/季铵盐型阳离子表面活性剂复合体系溶于短链醇，配制木质素磺酸盐/季铵盐型阳离子表面活性剂复合物的短链醇溶液，加入正硅酸乙酯，在搅拌条件下逐滴加入氨水，继续搅拌即得。该木质素磺酸盐－二氧化硅介孔纳米球相容性好、可降解并具有抗氧化及良好吸收紫外线的性能，且比表面积较大。

A lignosulfonate mesoporous silica nanoparticles and preparation method thereof

The invention relates to a lignosulfonate - mesoporous silica nanoparticles and its preparation method, the preparation method for the preparation of lignin sulfonic acid salt solution and short chain alcohol / water mixed solution; the quaternary ammonium cationic surfactant, dissolved in short chain alcohol / water mixture in the preparation of cationic quaternary ammonium salt surfactant solution; lignin sulfonate solution and cationic surfactant solution, have lignosulfonate / quaternary ammonium cationic surfactant; lignin sulfonate / quaternary ammonium cationic surfactant solution to short chain alcohol, short chain alcohol solution preparation of Lignin Sulfonate / cationic surfactant complexes, adding TEOS under stirring dropwise adding ammonia water, continue stirring is. The lignosulfonate silica mesoporous nanospheres have good compatibility, biodegradability, and have excellent antioxidant and UV absorbing properties, and the specific surface area is large.

【技术实现步骤摘要】
一种木质素磺酸盐－二氧化硅介孔纳米球及其制备方法
本专利技术属于二氧化硅介孔材料
，具体涉及一种木质素磺酸盐－二氧化硅介孔纳米球及其制备方法。
技术介绍
近年来，石油资源的紧缺及环境污染问题的日趋严重增加了各工业领域对可再生资源的需求，生产“环境友好”的绿色产品以及开发绿色化学工艺已成为当前化学与化工研究的前沿和热点。而木质素作为自然界中第二大丰富的天然高分子化合物，引起了人们的广泛关注。木质素磺酸盐是典型的木质素衍生物，其主要来自于传统的亚硫酸法制浆过程，具有价格低廉、来源充足及环境友好等优点。通常认为木质素磺酸盐是阴离子表面活性剂，其不仅包括C3～C6疏水骨架，还具有磺酸基、羧基、酚羟基等弱电离基团。由于具有良好的水溶性和一定程度的表面活性，木质素磺酸盐可广泛应用于各种工业领域，如可用作混凝土减水剂、水煤浆分散剂、油田牺牲剂、农药分散剂、陶瓷分散剂、浮选剂等。尽管近年来人类对木质素磺酸盐的应用已大大增多，但是只有少量的木质素磺酸盐应用于工业中，且通常被认为是一种“万金油”式的精细化工产品，虽然用途广泛，但是效能普遍一般，难以发展为某个或某些工业领域的高效、主流的助剂产品。大部分木质素磺酸盐直接被烧掉或者干脆作为废物进行排放，这不仅是对资源的极大浪费，而且对水体也造成了污染，引起了严重的环境危机。因此，如何利用来源广泛的工业木质素磺酸盐开发出更多种类且性能优良的木质素产品，实现其高值化利用，将成为今后木质素磺酸盐研究的一个重要方向。随着纳米科技的迅速发展，介孔材料因其较大的孔体积、较高的比表面积等结构特征，而在催化与医药、吸附与分离、微纳米反应器、离子交换等领域有着广泛的应用前景。目前，由于单一组分的纳米材料在化学或者物理性质上均存在或多或少的缺陷，已经不能满足实际应用的需求，因此合成杂化纳米材料已成为近年来的研究热点。木质素复合无机纳米粒子的研究已有报道。木质素基二氧化硅复合纳米颗粒的制备及在高密度聚乙烯中的应用(钟锐生，杨东杰等.木质素基二氧化硅复合纳米颗粒的制备及在高密度聚乙烯中的应用.化工学报，2015，66(8):3255-3261.)公布了一种木质素基二氧化硅复合纳米颗粒的制备，该方法先通过磷酸化改性制备磷酸化碱木质素，之后采用酸析沉淀法将磷酸化木质素和二氧化硅复合，制备出木质素-SiO2复合纳米颗粒。申请公布号为CN104312181A的专利技术专利公开了一种多羟基木质素/二氧化硅复合纳米颗粒及其制备方法，其制备方法是先将木质素用多元醇和环氧卤代烷改性为多羟基木质素，再加入硅酸钠在强酸条件下进行反应，陈化后，离心、沉淀、干燥，即可获得粉末状多羟基木质素/二氧化硅复合纳米颗粒。申请公布号为CN105968852A的专利技术专利公开了防紫外辐射的木质素基氧化锌复合颗粒及制备方法和应用，其制备方法是先利用羧基化试剂改性木质素磺酸盐得到木质素羧酸盐，之后加入锌盐及交联剂进行反应，反应结束后，降温陈化、分离、干燥，即可得到木质素基氧化锌复合颗粒。然而，将木质素磺酸盐与二氧化硅复合制备介孔纳米球材料的研究未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种木质素磺酸盐－二氧化硅介孔纳米球，该木质素磺酸盐－二氧化硅介孔纳米球保留了木质素磺酸盐相容性好、可降解、具有抗氧化及良好吸收紫外线性能等优点，且比表面积较大。本专利技术的另一个目的是提供一种木质素磺酸盐－二氧化硅介孔纳米球的制备方法。为了实现以上目的，本专利技术采取的技术方案为：一种木质素磺酸盐－二氧化硅介孔纳米球的制备方法，包括以下步骤：1)取木质素磺酸盐，配制成质量百分比为50％～70％的木质素磺酸盐水溶液；2)取短链醇，按照短链醇与水的质量比为1:1～3:1配制成短链醇/水混合液；取季铵盐型阳离子表面活性剂，溶于所述的短链醇/水混合液中配制成质量百分比为40％～60％的季铵盐型阳离子表面活性剂溶液；3)将步骤1)中的木质素磺酸盐水溶液与步骤2)中的季铵盐型阳离子表面活性剂溶液按照质量比为2.82:1～1.88:1混合，搅拌8～15min，后静置0.5～2h，得木质素磺酸盐/季铵盐型阳离子表面活性剂复合体系；4)取步骤3)中木质素磺酸盐/季铵盐型阳离子表面活性剂复合体系，溶于短链醇，配制成木质素磺酸盐/季铵盐型阳离子表面活性剂复合物的短链醇溶液，后加入木质素磺酸盐/季铵盐型阳离子表面活性剂复合物的短链醇溶液质量的1～4％的正硅酸乙酯，在搅拌条件下逐滴加入氨水，氨水的体积为木质素磺酸盐/季铵盐型阳离子表面活性剂复合物的短链醇溶液体积的8～10倍，继续搅拌5～10min，即得木质素磺酸盐－二氧化硅介孔纳米球。进一步地，所述木质素磺酸盐为木质素磺酸钠、木质素磺酸钾、木质素磺酸铵、木质素磺酸钙、木质素磺酸镁、木质素磺酸铁中的一种或多种。进一步地，所述季铵盐型阳离子表面活性剂为十二烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵的一种或多种。进一步地，所述短链醇为乙醇或者异丙醇。进一步地，步骤3)中所述的搅拌的转速为700～800r/min。进一步地，步骤4)中木质素磺酸盐/季铵盐型阳离子表面活性剂复合物的短链醇溶液的质量浓度为3.0～6.0mg.g-1。进一步地，步骤4)中搅拌转速为400-500r/min。一种采用上述木质素磺酸盐－二氧化硅介孔纳米球的制备方法制备的木质素磺酸盐－二氧化硅介孔纳米球。木质素磺酸盐是一种阴离子表面活性剂，具有相对较强的亲水性，直接利用木质素磺酸盐制备纳米材料较为困难，因此需先对木质素磺酸盐进行疏水改性。当在木质素磺酸盐体系中加入一种阳离子表面活性剂时，阳离子表面活性剂会通过静电引力与木质素磺酸盐发生相互作用，阳离子表面活性剂的加入相当于通过简单的混合法对木质素磺酸盐体系进行疏水改性，这就为利用木质素磺酸盐/阳离子表面活性剂复合体系制备纳米材料提供了可能。然后，利用木质素磺酸盐/阳离子表面活性剂复合体系以及二氧化硅前躯体，即可在选择性溶剂中进行自组装制备介孔纳米球。本专利技术通过向木质素磺酸盐/阳离子表面活性剂/正硅酸乙酯复合体系的有机溶液中加水改变微相环境，复合体系在疏水作用的驱动下自组装形成介孔纳米球。本专利技术的木质素磺酸盐－二氧化硅介孔纳米球的制备方法，以来源丰富、价格低廉的工业木质素磺酸盐为原料，无毒的正硅酸乙酯为杂化材料，以价格低廉、基本无毒且可循环利用的的短链醇为溶剂，采用自组装法制备木质素磺酸盐－二氧化硅介孔纳米球。所制备木质素磺酸盐－二氧化硅介孔纳米球的结构与粒度可通过工艺参数的调整进行精确控制，机械性能与热稳定性也可通过调整木质素磺酸盐与正硅酸乙酯的质量比进行控制。制备工艺简单，易于控制，绿色环保且成本低廉，便于工业生产。本专利技术的木质素磺酸盐－二氧化硅介孔纳米球，内部疏水，外部亲水，因此分散性能较好。同时，正硅酸乙酯的引入增加了体系的机械性能和热稳定性。产品具有孔结构好、粒度小、比表面积大、孔隙率高、吸附能力强等优势，因此可广泛应用于催化与医药、吸附与分离、微反应器等领域。此外，由于木质素磺酸盐和正硅酸乙酯无毒且生物相容性好，木质素磺酸盐本身不仅具有抗氧化作用，还可吸收紫外光，因此使用本专利技术的木质素磺酸盐－二氧化硅介孔纳米球将农药和微肥包埋本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种木质素磺酸盐－二氧化硅介孔纳米球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)取木质素磺酸盐，配制成质量百分比为50％～70％的木质素磺酸盐水溶液；2)取短链醇，按照短链醇与水的质量比为1:1～3:1配制成短链醇/水混合液；取季铵盐型阳离子表面活性剂，溶于所述的短链醇/水混合液中配制成质量百分比为40％～60％的季铵盐型阳离子表面活性剂溶液；3)将步骤1)中的木质素磺酸盐水溶液与步骤2)中的季铵盐型阳离子表面活性剂溶液按照质量比为2.82:1～1.88:1混合，搅拌8～15min，后静置0.5～2h，得木质素磺酸盐/季铵盐型阳离子表面活性剂复合体系；4)取步骤3)中木质素磺酸盐/季铵盐型阳离子表面活性剂复合体系，溶于短链醇，配制成木质素磺酸盐/季铵盐型阳离子表面活性剂复合物的短链醇溶液，后加入木质素磺酸盐/季铵盐型阳离子表面活性剂复合物的短链醇溶液质量的1～4％的正硅酸乙酯，在搅拌条件下逐滴加入氨水，氨水的体积为木质素磺酸盐/季铵盐型阳离子表面活性剂复合物的短链醇溶液体积的8～10倍，继续搅拌5～10min，即得木质素磺酸盐－二氧化硅介孔纳米球。

【技术特征摘要】
1.一种木质素磺酸盐－二氧化硅介孔纳米球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)取木质素磺酸盐，配制成质量百分比为50％～70％的木质素磺酸盐水溶液；2)取短链醇，按照短链醇与水的质量比为1:1～3:1配制成短链醇/水混合液；取季铵盐型阳离子表面活性剂，溶于所述的短链醇/水混合液中配制成质量百分比为40％～60％的季铵盐型阳离子表面活性剂溶液；3)将步骤1)中的木质素磺酸盐水溶液与步骤2)中的季铵盐型阳离子表面活性剂溶液按照质量比为2.82:1～1.88:1混合，搅拌8～15min，后静置0.5～2h，得木质素磺酸盐/季铵盐型阳离子表面活性剂复合体系；4)取步骤3)中木质素磺酸盐/季铵盐型阳离子表面活性剂复合体系，溶于短链醇，配制成木质素磺酸盐/季铵盐型阳离子表面活性剂复合物的短链醇溶液，后加入木质素磺酸盐/季铵盐型阳离子表面活性剂复合物的短链醇溶液质量的1～4％的正硅酸乙酯，在搅拌条件下逐滴加入氨水，氨水的体积为木质素磺酸盐/季铵盐型阳离子表面活性剂复合物的短链醇溶液体积的8～10倍，继续搅拌5～10min，即得木质素磺酸盐－二氧化硅介孔纳米球。2.根据权利要求1所述的木质素磺酸盐－二氧化硅介孔纳米球的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤潜潜，乔晓光，王素军，
申请(专利权)人：洛阳师范学院，
类型：发明
国别省市：河南,41