本发明专利技术公开了一种以蓝藻为模板制备二氧化硅球体的方法。其具体步骤如下：对新鲜的蓝藻用甲醛溶液进行细胞固定，然后进行一系列３０％～１００％酒精溶液梯度脱水，以替换新鲜蓝藻细胞中的细胞液和有机色素，然后以正硅酸酯类、共溶剂一元醇、多元醇或聚合物醇类，水和氨水分别进行两步反应合成二氧化硅球体，将制备的二氧化硅烘干，高温处理，去除蓝藻模板，即得到大量白色粒径在０．５～１．５μｍ单分散球状二氧化硅球体，在分析化学、医学及生物化学、电子封装材料等许多科学领域中有着广阔的应用前景。本发明专利技术具有操作简单、过程容易控制、周期短、绿色环保和成本低廉的优点；产品纯度高，形状规则，无硬团聚，适合工业规模化生产。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，具体说，是涉及一种以蓝藻为模板，在常温常压下，快速制备单分散二氧化硅球体的工艺。
技术介绍
蓝藻是一种非常古老微生物，广泛分布于淡水、海水、内陆盐水、湿地、沙漠中。蓝 藻能生存在高温温泉到高山冰雪中，在温暖和有机物含量较高的水体中存在较多。蓝藻一 般喜高温好强光，喜高pH和静水，喜低氮高磷。蓝藻主要在淡水中生长，成为淡水中重要的 浮游植物，在温暖的季节里常大量繁殖形成"水华"，造成了严重的环境污染。因此实现蓝藻 的综合利用有重大的经济意义。 单分散微球是指粒子尺寸较为均匀的微球，不同尺寸的单分散微球已用作涂料基 质，药物载体和色谱柱填料等。目前，单分散二氧化硅微球广泛应用于各个领域，在陶瓷制品、 橡胶改性、塑料、涂料、生物细胞分离和医学工程、防晒剂、颜料等方面获得广泛的应用。大粒 径、单分散二氧化硅微球由于形状均一，尺寸可控，组成单一和表面易功能化等特点，在光子 晶体的自组装、色谱填料、粒度标准物、平板显示器等方面有很大的潜在应用价值。二氧化硅 微球也可用作催化剂或催化剂的载体。在催化方面，催化效率和选择性，很大程度上取决于催 化剂的表面积和几何形态，排除其它因素，催化剂的表面积越大，其催化效率越高。因而发展 形状均一，尺寸可控，组成单一的催化剂颗粒及载体是科学上和工艺上面临的一个挑战。 1956年G.Kolbe等人在乙醇溶液中，用正硅酸酯水解縮合生成了单分散Si02 微球。此后在1968年Stober等人对此反应进行了较为系统的研究。Stober等人的方 法以乙醇为溶剂制作微球，微球粒径较小，难以得到微米级微球。新的研究探索一直在继 续。由于单分散体系的形成过程对条件十分敏感，且受多种复杂因素的制约，导致某些机制 至今尚未明确，这给制备大粒径单分散的二氧化硅颗粒带来了诸多的困难。国内外的学者 也做了很多的研究工作，K. Nozawa， H. Gailhan0u等人通过控制加料速度制备出最大粒径 为2ym的单分散性好的二氧化硅。中国石油大学的董鹏等人在Stober方法的基础上 利用连续生长法制备了最大粒径为2. 5 i！ m的单分散Si02微球。可见，要想制备粒径大单 分散二氧化硅微球需要学者们更进一步的研究。 参考文献 Kolbe G. Das Komlexchemische Verhahender Kieselsaure. . Dissertation Jena，1956. Stober W. Fink A. Colloid Interface Sci. ，1968， 26 :62 69. K. Nozawa. et al. Langmuir， 2005， 21 :1516 1523. 董鹏 .自然科学进展，2000， 10(3) :201 207.
技术实现思路
本专利技术的目的是在于克服现有制备工艺的不足，提供一种以蓝藻为模板，在常温常压下，快速制备单分散二氧化硅球体的方法。 本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现。—种以蓝藻为模板制备单分散二氧化硅球体的方法，其具体步骤为 步骤l :对新鲜收集的蓝藻处理a)离心浓縮离心收集新鲜蓝藻；b)醛类固定甲 醛溶液固定蓝藻；C)清洗用双蒸水离心洗涤经甲醛溶液浸透过的蓝藻；d)酒精脱水分 别用30%到100%酒精溶液对固定好的蓝藻进行梯度脱水。步骤2 :蓝藻第一次渗透在离心管中倒入下文所述的溶液I，把处理好的蓝藻放入其中，把离心管放到恒温振荡器中，低速振荡，在20°C 5(TC下渗透30 48h ;渗透结束 后，用双蒸水洗涤渗透过的蓝藻，去除蓝藻表面多余的溶剂。 步骤3 :蓝藻第二次渗透把经过第一步渗透过的蓝藻放到盛有下文所述的溶液II 的离心管中，把离心管放到恒温振荡器中，低速振荡，在20°C 5(TC下渗透30 48h ;渗透 结束后，用乙醇溶液清洗渗透过的蓝藻，去除蓝藻表面多余的溶剂。步骤4 :二氧化硅微球制备将步骤3中得到的沉淀放在干燥箱中，在6(TC IO(TC的温 度下干燥，干燥结束后，从干燥箱中取出放到马弗炉中程控焙烧，得到最终产品二氧化硅球体。 上文所述的蓝藻是蓝藻中的微囊藻、色球藻、集胞藻、囊球藻、锲形藻和腔球藻等。 上文所述的溶液I为醇类、双蒸水和氨水的混合液，其中醇类包括一元醇、多元醇 或聚合物醇类，优选甲醇，乙醇、异丙醇、乙二醇、丁二醇、聚醚多元醇P123、聚乙二醇中的一 种或两种的混合物；氨水的质量浓度25% 28%。在溶液I的混合液中醇类所占总体积的 10% 60% ，双蒸水所占总体积的20% 60% ，氨水所占总体积的5% 30% 。 上文所述的溶液II为正硅酸酯类化合物和醇类共溶剂的混合液。其中正硅酸酯 类化合物为正硅酸乙酯和正硅酸甲酯中的一种；醇类共溶剂为一元醇、多元醇或聚合物醇 类。优选自甲醇，乙醇、异丙醇、乙二醇、丁二醇、聚醚多元醇P123、聚乙二醇中的一种或两种 的混合物。在溶液II的混合液中，正硅酸酯类所占总体积的10% 50%，醇类共溶剂所占 总体积的50% 90%。 上文所述的步骤3中乙醇溶液的质量浓度为70% 100%。 上文所述的步骤4中的产品在马弗炉中经历两个阶段的程控温度曲线来完成焙 烧过程。第一阶段温度，控制在10(TC 20(TC，保持1 2小时，除去残留的溶剂；第二阶 段为恒温焙烧阶段，焙烧的温度为300 60(TC，除去二氧化硅中的蓝藻模板，最后得到粒 径为0. 5 1. 5 ii m的二氧化硅球体。 本专利技术的优点 1、利用广泛分布在自然界中的蓝藻或以实验室中养殖的蓝藻作为合成材料的模板，这样即解决了蓝藻引起的环境问题又实现了蓝藻的经济利用。 2、利用蓝藻合成的二氧化硅具有高分散性和稳定性、成本低的特点。 3、利用蓝藻合成的二氧化硅具有产品纯度高，形状规则，无硬团聚，适合工业规模化生产的特点。 4、利用蓝藻合成二氧化硅的工艺具有操作简单、容易控制、周期短的特点。 附图说明 图1是本专利技术制备的单分散二氧化硅球体的场发射扫描电镜照片。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术做进一步详细、完整地说明 实施例一 — )对新鲜收集的蓝藻处理 1、离心浓縮离心法收集新鲜蓝藻。离心机的转速2500转/分，离心10min(根据 藻沉淀的量调节离心机转速和时间)。 2、醛类固定用甲醛溶液固定蓝藻。 3、清洗用双蒸水洗涤甲醛溶液浸透过的蓝藻，清洗多次，每次约5min，去除表面 残留的溶剂。 4、脱水离心收集清洗过的蓝藻，离心机转速2500转/分，离心10min。分别用 30%到100%酒精溶液对蓝藻进行梯度脱水，每次约20分钟。用100%酒精脱水两遍，脱水 时间每次约20分钟。 本专利技术选用的在用乙醇溶液梯度脱水时，乙醇溶液脱水的梯度必须从低浓度逐步 过渡到高浓度。如果脱水梯度控制不当，会影响蓝藻形态的完整性。 二 )以处理过的蓝藻为模板制备单分散二氧化硅微球 将无水乙醇、双蒸水、氨水按体积比3 : 3 : l加入到离心管中，均匀混合，形成溶液i，正硅酸乙酯、乙醇共溶剂按体积比i : 2放在离心管中均匀混合后，形成溶液n。本制备过程分两步进行 第一次渗透用离心管取上述的溶液I 23毫升，把处理过的蓝藻放到盛有溶液I 离心管中，把离心管放到恒温振荡器中，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种以蓝藻为模板制备单分散二氧化硅球体的方法，其特征在于：具体步骤为：步骤１：对新鲜收集的蓝藻进行离心浓缩、醛类固定、清洗和酒精脱水处理；步骤２：把处理好的蓝藻放到盛有溶液Ⅰ的离心管中，把离心管放到恒温振荡器中，低速振荡，在２０～５０℃下渗透３０～４８ｈ；渗透结束后，用双蒸水洗涤渗透过的蓝藻，去除蓝藻表面多余的溶剂；步骤３：把经过第一步渗透过的蓝藻放到盛有溶液Ⅱ的离心管中，把离心管放到恒温振荡器中，低速振荡，在２０～５０℃下渗透３０～４８ｈ；渗透结束后，用乙醇溶液清洗渗透过的蓝藻，去除蓝藻表面多余的溶剂；步骤４：将步骤３中得到的沉淀放在干燥箱中，在６０℃～１００℃的温度下干燥，干燥结束后，从干燥箱中取出放到马弗炉中程控焙烧，得到最终产品二氧化硅球体。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：任天瑞，张博，陈军，吴青海，王全喜，
申请(专利权)人：上海师范大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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