一种大孔超顺磁性阵列型二氧化硅材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种大孔超顺磁性阵列型二氧化硅材料的制备方法，属于材料技术领域。该制备方法为通过三氯化铁与二氯化铁在碱催化下共沉淀制得纳米级超顺磁性四氧化三铁，然后再以其为磁核，与苯乙烯、二乙烯基苯进行微乳液悬浮聚合，制备出分散性良好的超顺磁性胶乳，其次在水/乙醇溶液体系中水解正硅酸四乙酯，以该胶乳为基体单元进行表面固化，最后在磁诱导耦合下通过正硅酸四乙酯水解阵列、以正己烷为致孔剂制备出材料本体。结果表明，用以上方式制备出的材料呈沿磁场方向的阵列结构且孔隙分布均匀，压降小，是一种很好的分离材料。

Preparation of a Macroporous Superparamagnetic Array Silica Material

【技术实现步骤摘要】
一种大孔超顺磁性阵列型二氧化硅材料的制备方法
本专利技术属于材料
，具体而言，涉及一种结构规整统一的大孔材料设计合成，特别涉及一种大孔超顺磁性阵列型二氧化硅材料制备的新方法。
技术介绍
大孔材料由于其具有较大的比较面积，优良的液体流通性及强传质性能广泛应用于工业催化、色谱分离、膜技术、组织工程等领域。制备出结构牢固，孔通道均匀疏通，材料表面活性高的大孔材料一直是应用材料领域的热点。通常，可利用正硅酸四乙酯在酸或碱催化下水解制备出纳米级二氧化硅材料来，或者与其它非金属材料复合成为二氧化硅复合材料，由于二氧化硅具有极强的金属吸附性以及它表面富含硅羟基，能进行接枝处理，所以是一种很好的分离材料骨架。然而，这种方式制备出来的二氧化硅材料形状大小不规整，结构堆叠散乱无序，孔隙分布不均匀。其缺点是：在进行传质过程之中，会出压降分布不均匀，局部塌陷。另外，这种传统二氧化硅材料孔隙及比表面积相对不大，极大的限制了其使用性能。为了弥补以上制备复合二氧化硅材料过程中的缺点，本专利技术设计了一种新型制备方法，用以制备高效率大孔超顺磁性阵列型二氧化硅材料。该制备方法的关键点在于：在原有复合二氧化硅材料合成基础上，首先引入超顺磁性四氧化三铁作为磁核，通过磁耦极-耦极作用在磁场中定向阵列为沿磁感线方向的阵列型骨架结构。基于这种思路，我们通过四步合成了大孔超顺磁性阵列型二氧化硅材料。研制过程如下：（1）通过共沉淀法制备出超顺磁性四氧化三铁；（2）通过苯乙烯-二乙烯苯微乳液悬浮聚合法制备出分散性均匀的磁性胶乳；（3）正硅酸四乙酯弱酸性条件下水解沉积；（4）正己烷分散致孔与磁阵列过程。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对传统复合型二氧化硅材料的不足，提供一种大孔超顺磁性阵列型二氧化硅材料的制备方法。本专利技术所述方法制备出的二氧化硅材料结构规整统一、孔隙率分布均匀、比表面积大的特点，从而实现分离过程压降均匀，。本专利技术的目的是通过如下技术方案实现的。一种配基可逆修饰的亲和色谱柱的制备方法，具体包括如下步骤：（1）将二氯化铁与三氯化铁分散于150ml去离子水中，油浴升温至75-80℃，在机械搅拌下滴加30ml25%浓度氨水，熟化30分钟，制备出粒径7-15nm的超顺磁性四氧化三铁;（2）称取2.5g上步所得纳米超顺磁性四氧化三铁、5g苯乙烯、0.35g二乙烯苯、0.12g正十六烷、0.01gAIBN制备成有机相A；再称取0.5g十二烷基苯磺酸钠分散于50ml去离子水中，分散得到分散相B；混合A与B，机械搅拌下冰水浴超声分散30分钟形成微乳液，再油浴60-80℃反应4-6小时，制备出超顺磁性胶乳；（3）将0.34g聚乙二醇（600）分散于5.5ml1M冰乙酸溶液中，冰盐浴控制体系温度0℃，在机械搅拌下滴加1ml正硅酸四乙酯，水解30min后加入0.5ml胶乳，剧烈搅拌2min形成表面固化层；（4）将上步所得体系转移磁场中，加入0.5ml正己烷，控制磁场强度0.1-20mT，体系温度0-60℃，反应时间12小时，得到阵列骨架；在上述技术方案中，所述的磁核为纳米级超顺磁性四氧化三铁，但不仅限于这一种。上述技术方案中，步骤（1）反应优化加入蓖麻油酸做为超顺磁性四氧化三铁表面分散剂。上述技术方案中，步骤（2）反应优化温度为75℃，优化时间为6小时。上述技术方案中，步骤（3）反应体系优化为水/乙醇体系，水解催化剂为氨水。上述技术方案中，步骤（4）阵列过程磁场强度为20mT，阵列温度为45℃。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：（1）本专利技术过程单元操作成熟、原料为工业化产品，容易进行工业化生产。（2）本专利技术可根据磁场强度大小调整阵列结构骨架长短，制备出相应尺寸的材料。（3）本专利技术可根据分离吸附需求，对二氧化硅表面进行接枝处理，拓宽应用范围。（4）本专利技术具有阵列结构，分离过程压降均匀。（5）本专利技术具有大孔结构，分离比表面积大。附图说明图1是本专利技术实施实例1产物傅里叶红外变换图片。图2是本专利技术实施实例1产物扫描电镜图片。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面将结合实施实例和附图对本专利技术作进一步解释。但需要特别说明的是，实施实例仅用于对本专利技术进行进一步解释，本专利技术要求保护的范围并不局限于实施实例表示的范围。实施实例1取16.2g六水合三氯化铁、5.9g四水合二氯化铁溶于180ml去离子水中，氮气排空气30分钟后升温至75℃，在机械搅拌下加入加入8.44g蓖麻油酸与4.5g丙酮共混液，机械搅拌10分钟后滴加30ml25%浓度氨水，熟化30分钟后磁分离得超顺磁性四氧化三铁纳米颗粒。取8g上步所得磁性颗粒，加入7.98g苯乙烯、0.42g二乙烯苯、9g乙醚、0.25g正己烷、0.01gAIBN制备得有机相A，取0.5g十二烷基磺酸钠溶于48ml去离子水制备得分散相B，冰盐浴机械搅拌下将A加入B，超声30分钟形成微乳液后，油浴升温至75℃，聚合反应6小时。0.34g聚乙二醇（600）溶于5.5ml1M冰乙酸，冰水浴控制体系温度在0℃，机械搅拌下加入1mlTMOS水解30分钟，再加入0.3ml上步聚合反应所制备的磁性胶乳与0.5ml正己烷，剧烈搅拌2分钟后放入磁场中，控制温度45℃，阵列时间12小时。磁分离后再用100ml乙醇浸洗3次，每次24小时，最后冷抽24小时制备得成品。由傅里叶红外变换图谱（图1），594cm-1处是四氧化三铁的Fe-O伸缩振动，696cm-1为苯环吸收峰，1090cm-1是Si-O-Si的反对称伸缩振动，806cm-1是Si-O-Si的对称伸缩振动。图2大孔超顺磁性阵列型二氧化硅材料的扫描电镜图片，由图2可以看出，该结构呈直线阵列型结构，且流道分布均匀，避免了堆叠型硅材料局部分散不规则，压降不均匀的状况。实施实例2首先，1.36g六水合三氯化铁在机械搅拌下溶于40ml乙二醇，加入3.6g乙酸钠、1mlPEG，强力机械搅拌1小时制备得红棕色透明溶液，再将上步所得溶液转移至100ml带聚四氟乙烯内衬的高压釜，210℃反应8小时。冷却至室温后，进行磁分离，无水乙醇淋洗三次，再将所得的超顺磁性四氧化三铁分散于10ml无水乙醇中，然后按步骤（2）、（3）（4）反应得到大孔超顺磁性阵列型二氧化硅材料。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大孔超顺磁性阵列型二氧化硅材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（1）将二氯化铁与三氯化铁分散于150ml去离子水中，油浴升温至75‑80℃，在机械搅拌下滴加30ml 25%浓度氨水，熟化30分钟，制备出粒径7‑15nm的超顺磁性四氧化三铁;（2）称取2.5g上步所得纳米超顺磁性四氧化三铁、5g苯乙烯、0.35g二乙烯苯、0.12g正十六烷、0.01g AIBN制备成有机相A；再称取0.5g 十二烷基苯磺酸钠分散于50ml去离子水中，分散得到分散相B；混合A与B，机械搅拌下冰水浴超声分散30分钟形成微乳液，再油浴60‑80℃反应4‑6小时，制备出超顺磁性胶乳；（3）将0.34g聚乙二醇（600）分散于5.5ml 1M冰乙酸溶液中，冰盐浴控制体系温度0℃，在机械搅拌下滴加1ml正硅酸四乙酯，水解30min后加入0.5 ml胶乳，剧烈搅拌2min形成表面固化层；（4）将上步所得体系转移磁场中，加入0.5ml正己烷，控制磁场强度0.1‑50mT，体系温度0‑60℃，反应时间12小时，得到阵列骨架。

【技术特征摘要】
1.一种大孔超顺磁性阵列型二氧化硅材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（1）将二氯化铁与三氯化铁分散于150ml去离子水中，油浴升温至75-80℃，在机械搅拌下滴加30ml25%浓度氨水，熟化30分钟，制备出粒径7-15nm的超顺磁性四氧化三铁;（2）称取2.5g上步所得纳米超顺磁性四氧化三铁、5g苯乙烯、0.35g二乙烯苯、0.12g正十六烷、0.01gAIBN制备成有机相A；再称取0.5g十二烷基苯磺酸钠分散于50ml去离子水中，分散得到分散相B；混合A与B，机械搅拌下冰水浴超声分散30分钟形成微乳液，再油浴60-80℃反应4-6小时，制备出超顺磁性胶乳；（3）将0.34g聚乙二醇（600）分散于5.5ml1M冰乙酸溶液中，冰盐浴控制体系温度0℃，在机械搅拌下滴加1ml正硅酸四乙酯，水解30min后加入0.5ml胶乳，剧烈搅拌2min形成表面固化层；（4）将上步所得体系转移磁场中，加入0.5ml正己烷，控制磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜开峰，李石开，艾浩，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川,51