【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无机非金属材料，具体涉及一种中空二氧化硅的制备方法。
技术介绍
1、中空二氧化硅作为一种轻质新型材料，由于具有大的比表面积，良好的化学稳定性，低的介电常数及低热膨胀系数等优异特点，引起广大学者的研究，在化学催化、生物医药、集成电路封装和覆铜板等应用领域前景被看好。
2、目前中空二氧化硅的制备有模板法、水热法、乳液法，其中主要以模板法为主，其中根据模板的性质又分为软模板法和硬模板法。前者主要使用乳液、气泡、表面活性剂及液晶等物质创造空心结构，反应过程属于动态平衡，一般在制备过程中会出现连包、团聚、分散性差、粒度分布宽等问题。而后者主要是采用一些聚合物粒子、金属、金属氧化物及碳纳米粒子等作为模板，在模板表面进行沉积，最后采用煅烧或化学刻蚀的方法去除模板。在该过程中，煅烧易产生有机小分子，刻蚀易破坏表面致密性。
3、如公开号为cn 112194140a，专利技术名称为一种小尺寸空心二氧化硅的制备方法的专利中，其采用乳化剂及金属氧化物粒子在有机溶剂中酸/碱催化下，制备了小尺寸的中空二氧化硅，其粒径在10-30nm之间，壳厚5-7nm；该方法不可避免的使用正己烷、二氯甲烷等有机溶剂，且在后续洗涤过程中较难完全除去。
4、在公开号为cn 116282052a，专利技术名称为一种快速制备纳米空心二氧化硅的方法的专利中，其采用碳酸钙为模板利用超重力技术制备了壳层厚度为1-20nm的中空二氧化硅，但其粒径分布较宽，且壳层较薄，抗压性低。
5、在公开号cn 113816388 a，专利技
6、在公开号cn 114620737 a，专利技术名称为一种空心二氧化硅及其制备方法和应用的专利中，其采用单质硅粉为原料利用界面处的柯肯达尔效应制备中空二氧化硅，虽然过程简单，但制备的二氧化硅颗粒黏连，分散性不佳。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种基于溶液中的晶核为模板制备中空二氧化硅的方法，以提供绿色环保、分散良好，粒度分布可控的中空二氧化硅制备方法。
2、为实现上述专利技术目的，本专利技术提出以下技术方案：一种中空二氧化硅的制备方法，包括以下步骤：
3、一种中空二氧化硅的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4、s1.称取硅源溶解在酸性溶液中，20～50℃的温度下搅拌至不分层，得到均匀混合溶液a，形成前驱体，所述硅源选自硅酸四乙酯、硅酸四甲酯、甲基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、硅酸钠中的一种或多种；
5、s2.称取可溶性物质溶解在一定比例的醇水溶液中，置于反应釜中进行反应，得到溶液b，所述可溶性物质选自氯化铵、氯化钠、尿素、蔗糖、葡萄糖中的一种或多种；
6、s3.搅拌条件下，将溶液a加入溶液b中，混合均匀后，在-30～20℃的温度下，体系中的无机盐和/或有机盐形成晶核，滴加适量的碱，搅拌条件下，硅源在晶核表面进行沉积生长，反应一段时间，得到溶液c，所述碱选自氨水、乙二胺、三乙胺、三乙醇胺中的一种或多种；
7、s4.调节反应釜温度至30～90℃时，溶液内部晶核溶解，形成中空二氧化硅溶液d；
8、s5.将溶液d进行抽滤，纯水洗涤，最后得到中空二氧化硅。
9、优选地，所述s1中，所述酸性溶液为盐酸、醋酸、硝酸中的一种或多种，酸溶液的ph控制在1-5。
10、优选地，所述s1中，硅源与酸溶液的质量比为1:5～1:30，
11、优选地，所述s2中，所述醇类物质为甲醇、乙醇、乙二醇中的一种或多种；其中可溶物与醇、水的质量比为1:0.2～10:5～100。
12、优选地，所述反应釜为双层不锈钢反应釜，反应釜的温度采用外循环机器控制。
13、优选地，所述s3中的碱用量为硅源用量的10％～60％。
14、优选地，所述s3中，反应时间为1～6h。
15、优选地，所述s4中的反应时间为1-3h，所述s5中的烘干温度为60-100℃。
16、本专利技术的制备方法中，由于可溶性物质选自氯化铵、氯化钠、尿素、蔗糖、葡萄糖中的一种或多种，因此，将溶液a加入到溶液b中后，会产生不同种类的无机盐和/或有机盐，具体产生无机盐和/或有机盐由选取的具体的可溶性物质决定。由于无机盐和/或有机盐种类的不同，在溶液中的溶解度及晶核出现温度也会不同，故晶核大小也会不同。在-30-20℃区间内，在已有的体系中，溶解度随温度的降低变化较大，温度降低到一定值时，晶核出现。本专利技术可通过无机和/或有机盐种类选择、用量、体系溶剂比例及温度的控制进而制备不同大小的晶核。
17、中空二氧化硅的粒径主要由无机盐和/或有机盐在适当温度范围下形成的晶核大小控制，其次由包覆层厚度控制(包覆层相比核粒子较小)；且由于体系由水醇构成，生成的二氧化硅表面易于该比例的水醇润湿，故分散较佳。
18、在形成固定大小的晶核表面由于氢键及分子间作用力下，形成的硅源前驱体包覆晶核，在碱的催化下，包覆的硅源前驱体在晶核上沉积二氧化硅形成壳，在无机盐和/或有机盐的作用下固定。二氧化硅的壳厚主要由硅源及碱用量控制，在合适的比例下，硅源多，壳厚度变大，表面光滑，碱用量促进沉积粒子的堆积速度，用量超出一定范围后，表面粗糙，存在破洞。
19、与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
20、1、本专利技术制备的中空二氧化硅粒度均一，分散性较佳，且中空二氧化硅的介电常数低、壳厚可控；
21、2、本专利技术通过采用在一定温度范围内，以无机盐和/或有机盐为核进行表面沉积二氧化硅的制备方法制备中空二氧化硅，其工艺步骤简单，不需要煅烧或化学刻蚀，绿色环保，便于大规模工业化生产。
22、3、本专利技术制备方法通过控制晶核大小、硅源及碱的用量，有效控制产品粒径和壁厚。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种中空二氧化硅的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述中空二氧化硅的制备方法，其特征在于，所述S1中，所述酸性溶液选自盐酸、醋酸、硝酸中的一种或多种，酸溶液的PH控制在1-5。
3.根据权利要求1所述中空二氧化硅的制备方法，其特征在于，所述S1中，所述硅源与酸溶液的质量比为1:5～1:30。
4.根据权利要求1所述中空二氧化硅的制备方法，其特征在于，所述S2中，所述醇类物质选自甲醇、乙醇、乙二醇中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述中空二氧化硅的制备方法，其特征在于，所述S2中，其中可溶物与醇、水的质量比为1:0.2～10:5～100。
6.根据权利要求1所述中空二氧化硅的制备方法，其特征在于，所述反应釜为双层不锈钢反应釜，反应釜的温度采用外循环机器控制。
7.根据权利要求1所述中空二氧化硅的制备方法，其特征在于，所述S3中的碱用量为硅源用量的10％～60％。
8.根据权利要求1所述中空二氧化硅的制备方法，其特征在于，所述S3中的反应时间为1～6h。
9.
10.根据权利要求1所述中空二氧化硅的制备方法，其特征在于，所述S5中的烘干温度为60-100℃。
...【技术特征摘要】
1.一种中空二氧化硅的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述中空二氧化硅的制备方法，其特征在于，所述s1中，所述酸性溶液选自盐酸、醋酸、硝酸中的一种或多种，酸溶液的ph控制在1-5。
3.根据权利要求1所述中空二氧化硅的制备方法，其特征在于，所述s1中，所述硅源与酸溶液的质量比为1:5～1:30。
4.根据权利要求1所述中空二氧化硅的制备方法，其特征在于，所述s2中，所述醇类物质选自甲醇、乙醇、乙二醇中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述中空二氧化硅的制备方法，其特征在于，所述s2中，其中可溶物与醇、水的质量比为1:0...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵方，胡林政，李杰，尹亚玲，
申请(专利权)人：苏州锦艺新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。