一种介孔二氧化硅@分子筛核壳结构材料及其制备方法和在香精控释的应用技术

本发明专利技术一种介孔二氧化硅@分子筛核壳结构材料及其制备方法和在香精控释的应用。本发明专利技术先制备二氧化硅微球，再以二氧化硅微球作为介孔二氧化硅和分子筛的硅源，以铝酸钠和磷酸作为分子筛的铝源和磷源，采用蒸汽辅助干胶转晶的方法，在制备分子筛的同时实现对二氧化硅微球的造孔，从而得到介孔二氧化硅@分子筛核壳结构材料。该材料以介孔二氧化硅为核，以分子筛为壳，用作香精的吸附剂时综合了介孔材料和分子筛两者的优缺点。这种核壳结构材料可将香精吸附和封存在内部的介孔材料中实现高香精存储量，也可利用分子筛微孔的扩散阻力来达到缓释和控释的目的，进而大大延长香精的留香时间。间。间。

【技术实现步骤摘要】
一种介孔二氧化硅@分子筛核壳结构材料及其制备方法和在香精控释的应用


[0001]本专利技术属于香精吸附剂制备领域，具体涉及一种介孔二氧化硅@分子筛核壳结构材料及其制备方法和在香精控释的应用。

技术介绍

[0002]香精是一种具有多种香气成分的混合物，其具有一定香型，可直接对产品进行加香，在食品加工、日化产品等领域应用非常广泛，与人们生活密切相关。香精的化学成分主要包括醇类、醛类、醚类、酮类、苯酚类等芳香化合物(《有色金属材料与工程》2021，42(2),48
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52)。这些组分具有很强的挥发性，导致功能极易损失。为了延长保香期、提高香料的稳定性，需要控制香气的释放，保护其香气成分。目前常用的香精控释方法包括微胶囊技术(CN111481450A)和吸附剂固化技术(CN200710063079.2)。香精微胶囊技术通常以植物胶、蛋白质、纤维素或者淀粉衍生物等作为壁材，以香精为芯材，虽然成本相对较低，但产品的缓释性能不够理想，留香时间短，应用局限性较大。吸附剂固化技术一般利用高比表面积的材料(如介孔材料、沸石、活性炭等)来吸附香精。由于香精与高比表面积的材料表面之间存在物理吸附作用，可在一定程度上延长香精的释放时间，但这种相互作用不具有特异性，单纯利用材料的高比表面积很难提高香精存储量以及实现香精持久稳定地控制释放。新型香精吸附剂的开发需要从材料结构入手，通过对其孔结构的设计来实现在提高香精存储量的同时、保持香气持续可控释放，而这也一直是领域研究的重点。
[0003]本专利技术的基本原理是通过构筑多级孔结构来解决香精存储和控释的难题。从孔结构设计的角度来说，介孔或者大孔结构可以容纳更多的香精，有利于提高香精存储量，但孔道太大，香精扩散也快，不利于可控释放；而微孔材料(如沸石)虽然可以控制香精的释放(CN1127011A)，但其香精存储量有限。本专利技术综合两者的优缺点，以介孔二氧化硅为核，以分子筛为壳。这种核壳结构材料可将香精吸附和封存在内部的介孔材料中实现高香精存储量，也可利用分子筛微孔的扩散阻力来达到缓释和控释的目的，进而大大延长香精的留香时间。

技术实现思路

[0004]本专利技术的一个目的是为了解决现有香精使用周期短的局限性，克服现有香精吸附剂的不足之处，提出一种用于香精控释的介孔二氧化硅@分子筛核壳结构材料的制备方法。
[0005]本专利技术一种用于香精控释的介孔二氧化硅@分子筛核壳结构的制备方法，包括以下步骤：
[0006]步骤(1)、二氧化硅(SiO2)微球的制备：
[0007]在室温下，将氨水、水和乙醇混合并搅拌30
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60分钟后，加入正硅酸四乙酯，并继续搅拌2
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6小时，得到白色半透明的胶体溶液；将上述胶体溶液离心洗涤，然后在50
‑
80℃真空干燥箱中干燥，最后置于马弗炉中300
‑
500℃下焙烧3
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6小时，得到二氧化硅纳米微球。
[0008]作为优选，步骤(1)中所述正硅酸四乙酯、氨水、乙醇、水的摩尔为1:(2
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4):(10
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100):(5
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50)，更为优选为1:(3
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4):(30
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50):(20
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40)。
[0009]作为优选，步骤(1)制备得到的二氧化硅纳米微球的平均粒径为50
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250nm，更为优选为100
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200nm，所述平均粒径通过透射电子显微镜确定。
[0010]步骤(2)、二氧化硅微球与分子筛前驱体混合：
[0011]将步骤(1)所得二氧化硅纳米微球、铝酸钠、磷酸、水置于聚四氟乙烯反应容器中混合搅拌，得到粘稠状的混合物胶体；其中二氧化硅纳米微球既作为核——介孔二氧化硅的前驱体，又作为壳——分子筛的硅源。
[0012]作为优选，步骤(2)中二氧化硅纳米微球、铝酸钠、磷酸、水摩尔比为(5
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20):1:1:100，更为优选为10:1:1:100。
[0013]步骤(3)、蒸汽辅助干胶转晶：
[0014]将步骤(2)中装有混合物胶体的聚四氟乙烯反应容器转移到不锈钢水热反应釜的聚四氟乙烯内衬中，并在反应釜内衬底部加入一定量结构导向剂和水；然后将水热反应釜密封，置于140
‑
200℃烘箱中晶化24
‑
72小时；之后快速冷却，将聚四氟乙烯反应容器中所得固体产物采用去离子水和乙醇洗涤多次后，在60
‑
80℃真空干燥箱中干燥12
‑
24小时，得到白色固体粉末。
[0015]作为优选，步骤(3)中所述晶化温度为180℃，晶化时间为48小时。
[0016]作为优选，步骤(3)中所述结构导向剂为四乙基氢氧化铵或者四丙基氢氧化铵的一种或两者任意比例的混合物，更为优选为四乙基氢氧化铵。
[0017]作为优选，步骤(3)中所述结构导向剂与混合物胶体的质量比为2:1～10:1更为优选为5:1～10:1。
[0018]步骤(4)、高温焙烧：
[0019]将步骤(3)所得白色固体粉末在350
‑
600℃焙烧3
‑
6小时，得到介孔二氧化硅@分子筛核壳结构材料。
[0020]作为优选，步骤(4)中焙烧温度为550℃，焙烧时间为5小时。
[0021]本专利技术的另一个目的是提供一种用于香精控释的介孔二氧化硅@分子筛核壳结构材料，所述核壳结构材料以介孔二氧化硅为核，以分子筛为壳，其采用上述(1)
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(4)步骤制备而来。
[0022]所述介孔二氧化硅的平均孔径为2
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20nm，所述介孔二氧化硅的孔径通过N2吸脱附实验确定。
[0023]作为优选，所述介孔二氧化硅的平均孔径为5
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10nm。
[0024]所述分子筛壳层的晶相结构为SAPO
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5,SAPO
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18,SAPO
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34的任何一种或者多种的组合。
[0025]本专利技术的又一个目的是提供一种介孔二氧化硅@分子筛核壳结构材料在香精控释中的应用，具体是：
[0026]将一定量介孔二氧化硅@分子筛核壳结构材料加入到香精的乙醇溶液中，搅拌浸渍一定时间后，抽滤至不再有液体流出，自然风干，得到载香的介孔二氧化硅@分子筛核壳结构材料。
[0027]所述香精为栀子精油、玫瑰精油、茶树精油、人参精油、迷迭香精油、檀香精油、乳
香精油、肉桂精油、佛手柑精油、丁香精油中的至少一种。
[0028]作为优选，所述介孔二氧化硅@分子筛核壳结构材料与香精的乙醇溶液的质量体积比为10
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100：1，更为优选为20
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50：1，单位为g/L。
[0029]作为优选，所述搅拌浸渍时间为1
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种介孔二氧化硅@分子筛核壳结构的制备方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：步骤(1)、二氧化硅(SiO2)微球的制备：在室温下，将氨水、水和乙醇混合并搅拌30
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60分钟后，加入正硅酸四乙酯，并继续搅拌2
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6小时，得到白色半透明的胶体溶液；将上述胶体溶液离心洗涤，然后在50
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80℃真空干燥箱中干燥，最后置于马弗炉中300
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500℃下焙烧3
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6小时，得到二氧化硅纳米微球；步骤(2)、二氧化硅微球与分子筛前驱体混合：将步骤(1)所得二氧化硅纳米微球、铝酸钠、磷酸、水置于聚四氟乙烯反应容器中混合搅拌，得到粘稠状的混合物胶体；步骤(3)、蒸汽辅助干胶转晶：将步骤(2)中装有混合物胶体的聚四氟乙烯反应容器转移到不锈钢水热反应釜的聚四氟乙烯内衬中，并在反应釜内衬底部加入一定量结构导向剂和水；然后将水热反应釜密封，置于140
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200℃烘箱中晶化24
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72小时；之后快速冷却，将聚四氟乙烯反应容器中所得固体产物采用去离子水和乙醇洗涤多次后，在60
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80℃真空干燥箱中干燥12
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24小时，得到白色固体粉末；其中所述结构导向剂为四乙基氢氧化铵或者四丙基氢氧化铵的一种或两者任意比例的混合物；步骤(4)、高温焙烧：将步骤(3)所得白色固体粉末在350
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600℃焙烧3
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6小时，得到介孔二氧化硅@分子筛核壳结构材料。2.根据权利要求1所述方法，其特征在于步骤(1)中所述正硅酸四乙酯、氨水、乙醇、水的摩尔为1:(2
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4):(10
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100):(5
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50)...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹世辉，陈剑波，
申请(专利权)人：杭州云昇科技有限公司，
类型：发明
国别省市：