一种调控二氧化硅微球粒径的方法技术

本发明专利技术提供了一种调控二氧化硅微球粒径的方法，该方法以不同浓度的氯化铵水溶液和正硅酸乙酯的乙醇溶液混溶，三乙烯四胺调控溶液pH，在常温常压条件下，成功合成粒径可调的亚微米级和微米二氧化硅球前驱体，将得到的干燥样品置于马弗炉中，500‑800℃下煅烧2‑6h，冷却至室温得到不同球径二氧化硅。本发明专利技术的调控方法不仅所需装置简单，操作简易，而且效率高，能够实现对产物大小的精确控制。本方法制备的二氧化硅微球粒径的范围是200nm‑2μm，具有合成路径简单，成本低廉以及应用广泛等优点。

A Method for Controlling SiO_2 Microsphere Size

The invention provides a method for controlling the particle size of silica microspheres. By mixing different concentration of ammonium chloride aqueous solution with ethanol solution of tetraethylene orthosilicate, triethylenetetramine adjusts the solution pH, and under normal temperature and pressure conditions, the precursor of sub-micron and micron silica spheres with adjustable particle size is successfully synthesized. The dried samples were calcined in a muffle furnace at 500 800 C for 2 6 h and cooled to room temperature to obtain silica with different spherical diameters. The adjusting and controlling method of the invention not only needs simple device, simple operation, but also has high efficiency, and can realize accurate control of product size. The size range of SiO 2 microspheres prepared by this method is 200 nm 2 micron, which has the advantages of simple synthesis path, low cost and wide application.

【技术实现步骤摘要】
一种调控二氧化硅微球粒径的方法
本专利技术涉及二氧化硅微球粒径大小的调控方法。
技术介绍
亚微米二氧化硅微球具有较大比表面积、强吸附性、化学稳定性、无毒的特性，并且有着良好的生物相容性等优点，因此在高级化妆品、医药、涂料、填充剂等领域有着广泛的应用。目前制备纳亚微米二氧化硅微球的方法主要有：气相沉淀法、溶胶-凝胶法和反向微乳液法。但是，这些方法由于反应设备复杂、不易操作、经济性差等原因，不利于广泛推广应用。公开号为CN103588210A本专利技术提供了一种纳米二氧化硅的制备方法，该方法是将溶液A(或溶液B)加入撞击流反应器中，用溶液B(或溶液A)调节pH值至4-10后抽滤，滤饼用洗涤液C洗涤、干燥、锻烧得到纳米二氧化硅。其中：A为含硅化合物、表面活性剂、醇类和水的溶液；B为含酸化剂、醇类和水的溶液；C为含醇类或丙酮或其组合、表面活性剂和水的溶液。本专利技术方法工艺简单，便于实现工业生产，同时得到的纳米二氧化硅颗粒均匀、粒径小、分散性好。公开号为CN104724714A中国专利文献公布的一种微米级单分散二氧化硅微球的制备方法，制备步骤：利用Stober法合成单分散二氧化硅微球种子：在10-60℃的反应温度下，在醇，水和氨水溶剂体系中，加入0.1-0.5mol/L浓度的四乙氧基硅烷的醇溶液反应得到单分散二氧化硅微球种子；利用种子生长法，以上述二氧化硅微球种子制备二氧化硅微球：以二氧化硅微球种子，氨水和醇配成浓度为1015-1017个/L的二氧化硅种子液，在10-60℃的反应温度下，在醇、水和氨水溶剂体系中，加入0.1-0.5mol/L浓度的四乙氧基硅烷的醇溶液反应得到单分散二氧化硅微球悬浮液。公开号为CN107934975A中国专利文献公布提供的一种纳米二氧化硅微球的制备方法，包括以下步骤：步骤1、向醇溶剂中加入氨水溶液，搅拌；步骤2、向步骤1溶液加入正硅酸乙酯溶液，反应液搅拌10-30小时；步骤3、将步骤2得到的溶液过滤，洗涤，干燥得到纳米二氧化硅。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种调控二氧化硅微球粒径的方法，通过改变反应条件，来调控二氧化硅微球粒径，范围在200nm-2μm之间，不同条件下得到的二氧化硅微球大小均匀，分散性好，无粘结现象。本专利技术的方法在常温常压搅拌条件下，将不同浓度的氯化铵溶液与硅源的混合，在三乙烯四胺的调控下，而后通过洗涤干燥煅烧，得到不同粒径的二氧化硅微球。此方法操作简易，实验设备要求低，产物大小均匀，性质稳定，重现性好，更重要的是通过简单调控反应条件(控制氯化铵溶液的浓度)，从而控制二氧化硅微球粒径大小。具体地，一种调控二氧化硅微球粒径的方法，其特征在于：(1)以正硅酸乙酯为硅源，氯化铵为矿化剂，水和乙醇为溶剂；将氯化铵配制成不同浓度的氯化铵水溶液，将正硅酸乙酯配制成正硅酸乙酯的乙醇溶液；(2)分别将不同浓度的氯化铵水溶液与正硅酸乙酯的乙醇溶液混合，搅拌反应一段时间，然后在搅拌条件下滴加三乙烯四胺水溶液，调节pH使溶液变白色浑浊，停止搅拌，使产物沉淀；(3)用乙醇和水交替洗涤所得沉淀，干燥，然后在400-800℃条件下煅烧，得到不同粒径的二氧化硅微球粒。二氧化硅微球粒径的大小随氨水浓度的改变而改变。优选地，氯化铵水溶液的浓度控制为0.03-0.9mol/L，则得到的二氧化硅微球粒的粒径为200nm-2μm。优选地，所述的三乙烯四胺水溶液的浓度为1mol/L。优选地，所述的正硅酸乙酯的乙醇溶液的浓度为0.2mol/L。优选地，所述的乙醇均为无水乙醇，所述的水均为去离子水。优选地，所述的干燥在60-90℃真空干燥箱中进行，干燥时间为3-6h。根据本专利技术的方法，可以合成多种球径的二氧化硅。所述的不同粒径二氧化硅微球能够广泛用于各行业(石油化工、医药、环保等各种领域)，例如作为添加剂、催化剂载体、脱色剂、消光剂、橡胶补强剂、塑料充填剂、油墨增稠剂、金属软性磨光剂、绝缘绝热填充剂、高级日用化妆品填料及喷涂材料。本专利技术的方法采用三乙烯四胺来调配碱性溶液，其沸点高，挥发性低，能够很好地调节溶液环境；而后通过改变氯化铵溶液在整个反应体系的量，进而能精准控制二氧化硅微球粒径，均一性好；并且该操作容易，设备简单，周期短，重现性好，产率高，无粘结，环境良好，能精确的调控球径。附图说明图1为实施例1制取的纳米二氧化硅微球SEM图。图2为实施例2制取的纳米二氧化硅微球SEM图。图3为实施例3制取的纳米二氧化硅微球SEM图。图4为实施例4制取的纳米二氧化硅微球SEM图。具体实施方式实施例1将0.1g氯化铵溶解到20ml去离子水中，搅拌至完全溶解，然后加入20ml0.2mol/l的正硅酸乙酯，150r/min搅拌3h后，滴加1mol/L的三乙烯四胺溶液，调节pH＝9，溶液变白色浑浊，停止搅拌，静置10h。而后用无水乙醇和去离子水交替洗涤各3次，在60℃真空干燥箱中干燥4h，最后将产物置于马弗炉中550℃煅烧6h，所得二氧化硅微球的直径约为400nm。图1为本实施例中二氧化硅微球粉的扫描电子显微照片。实施例2将0.8g氯化铵溶解到20ml去离子水中，搅拌至完全溶解，然后加入20ml0.2mol/l的正硅酸乙酯，150r/min搅拌3h后，滴加1mol/L的三乙烯四胺溶液，调节pH＝9，溶液变白色浑浊，停止搅拌，静置10h。而后用无水乙醇和去离子水交替洗涤各3次，在60℃真空干燥箱干燥5h，最后将产物置于马弗炉中550℃煅烧6h，所得二氧化硅微球的直径约为1.2μm。图2为本实施例中二氧化硅微球粉的扫描电子显微照片。实施例3将0.04g氯化铵溶解到20ml去离子水中，搅拌至完全溶解，然后加入20ml0.2mol/l的正硅酸乙酯，150r/min搅拌3h后，滴加1mol/L三乙烯四胺溶液，调节pH＝9，溶液变白色浑浊，停止搅拌，静置10h。而后用无水乙醇和去离子水交替洗涤各3次，在60℃真空干燥箱干燥4h，最后将产物置于马弗炉中550℃煅烧6h，所得二氧化硅微球的直径约为200nm。图3为本实施例中二氧化硅微球粉的扫描电子显微照片。实施例4将0.5g氯化铵溶解到20ml去离子水中，搅拌至完全溶解，然后加入20ml0.2mol/L的正硅酸乙酯，150r/min搅拌3h后，滴加1mol/L的三乙烯四胺溶液，调节pH＝9，溶液变白色浑浊，停止搅拌，静置10h。而后用无水乙醇和去离子水交替洗涤各3次，在60℃真空干燥箱干燥4h，最后将产物置于马弗炉中550℃煅烧6h，所得二氧化硅微球的直径约为800nm。图4为本实施例中二氧化硅微球粉的扫描电子显微照片。综上所述，本专利技术采用水浴加热的方法合成二氧化硅微球，合成步骤简单，且能对目标产物的形貌、尺寸、几何均匀性等的精确控制。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种调控二氧化硅微球粒径的方法，其特征在于：(1)以正硅酸乙酯为硅源，氯化铵为矿化剂，水和乙醇为溶剂；将氯化铵配制成不同浓度的氯化铵水溶液，将正硅酸乙酯配制成正硅酸乙酯的乙醇溶液；(2)分别将不同浓度的氯化铵水溶液与正硅酸乙酯的乙醇溶液混合，搅拌反应一段时间，然后在搅拌条件下滴加三乙烯四胺水溶液，调节pH使溶液变白色浑浊，停止搅拌，使产物沉淀；(3)用乙醇和水交替洗涤所得沉淀，干燥，然后在400‑800℃条件下煅烧，得到不同粒径的二氧化硅微球粒。

【技术特征摘要】
1.一种调控二氧化硅微球粒径的方法，其特征在于：(1)以正硅酸乙酯为硅源，氯化铵为矿化剂，水和乙醇为溶剂；将氯化铵配制成不同浓度的氯化铵水溶液，将正硅酸乙酯配制成正硅酸乙酯的乙醇溶液；(2)分别将不同浓度的氯化铵水溶液与正硅酸乙酯的乙醇溶液混合，搅拌反应一段时间，然后在搅拌条件下滴加三乙烯四胺水溶液，调节pH使溶液变白色浑浊，停止搅拌，使产物沉淀；(3)用乙醇和水交替洗涤所得沉淀，干燥，然后在400-800℃条件下煅烧，得到不同粒径的二氧化硅微球粒。2.根据权利要求1所述的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟声亮，李盛凯，宁海金，徐先进，
申请(专利权)人：江西师范大学，
类型：发明
国别省市：江西,36