多孔二氧化硅空心微球的制备方法技术

一种多孔二氧化硅空心微球的制备方法，由制备聚丙烯酰胺、制备多孔聚丙烯酰胺微凝胶、制备聚丙烯酰胺／二氧化硅复合微球、制备多孔二氧化硅空心微球步骤组成。本发明专利技术结合模板法和溶胶－凝胶法，通过控制模板多孔聚丙烯酰胺的粒径和前驱体正硅酸乙酯的用量以及氨水浓度的大小从而控制二氧化硅的粒径以及孔径，具有操作简便、原料便宜的优点，采用本发明专利技术所制备的中空型多孔二氧化硅为球形，分散性好且孔径可控，可用于药物载体和固定化酶载体。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于材料
，具体涉及到。
技术介绍
多孔二氧化硅空心结构材料由于它具有高纯度、低密度、高比表面积、化学性质相 对稳定、与其他材料相容性好等特点，受到人们的广泛关注。多孔二氧化硅已经被应用于 催化剂载体、污染物吸附剂、环境净化功能材料、高效液相色谱填料、气体分离材料、绝热材 料、药物控释等方面。目前，有关很多，有模板复制法、微乳液法、模 板-界面反应法、喷雾法等。微乳液法是以微乳液滴做模板，目标产物的前驱体在液滴表面水解或者单体在液 体表面聚合，形成的壳层包覆在乳液液滴表面，形成乳液通过加入水和丙酮及其他有机溶 剂或者直接离心的方法，使产物与微乳液分离，再煅烧除去表面活性剂和有机溶剂，得到目 标产物的空心微球结构。这种方法合成的空心微球均一性较差。模板-界面反应法是将模板作为反应物参加反应，生成物作为壳层包覆在未反应 的模板上。随着反应的进行，核模板的量逐渐减少，而壳层厚度不断增加，最后反应生成物 形成了空心微球结构。这种方法是材料合成领域的一颗新星，独特的合成方法使其具有广 阔的发展前景和潜在的应用价值。喷雾法是先将目标前驱体配成溶液，再通过喷雾装置将溶液雾化，雾化液经过喷 嘴形成液滴进入反应器中，液滴表面的溶剂迅速蒸发，溶质也立即发生分解或燃烧等化学 反应，沉淀下来形成一个空心球壳，从而得到了空心球的结构。该方法的优点是制备过程连 续、操作简单、反应无污染等。但此方法得到的空心微球形状不规则。模板复制法是以无机或有机微球为模板，经过原位合成、沉积或自组装等方法制 备的复合胶体微粒的基础上，通过高温煅烧、溶剂刻蚀或者溶解的方法去除核微粒，形成壳 的空腔，来获得无机或有机中空微球。模板法的特点是简单易行，而且得到的空心微球形状 较为规则且可以通过调节模板的形状、大小来实现对空心微球结构和性能的裁剪。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服上述多孔二氧化硅空心微球制备方法的缺 点，提供一种方法简单、原料便宜，产物单分散性好、孔径可控、粒径均勻、形貌规则的多孔 二氧化硅空心微球的制备方法。解决上述技术问题所采用的技术方案由下述步骤组成1、制备聚丙烯酰胺在N2保护下，向装有机械搅拌器的三颈烧瓶中加入司班-60和环己烷，司班-60和 环己烷的质量比为1 150 450，100 400转/分钟搅拌，20 40°C乳化30 60分钟， 制备成有机相；将丙烯酰胺、N，N'-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸胺溶于蒸馏水中，丙烯酰胺与N，N'-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸胺、蒸馏水的质量比为1 0.025 0.5 0. 0025 0.4 1.25 10，配制成水相；将水相用滴液漏斗以2滴/分钟的速度滴加入有机相中，水 相与有机相的质量比为1 2 3. 8，滴加完后升温至68°C，恒温反应3 8小时，冷却至 室温，产物用无水乙醇洗涤3 4次，自然晾干，制备成白色粉末状聚丙烯 酰胺。2、制备多孔聚丙烯酰胺微凝胶将步骤1制备的聚丙烯酰胺溶于二次蒸馏水中，聚丙烯酰胺与二次蒸馏水的质量 比为1 10 30，用液氮快速冷冻，置于冷冻干燥机中-50 -55°c干燥24小时，制备成 多孔聚丙烯酰胺微凝胶。3、制备聚丙烯酰胺/ 二氧化硅复合微球用质量分数为5% 25%的氨水与正硅酸乙酯、无水乙醇、二次蒸馏水的体积比 为1 0.013 25 47.5 5的混合溶液在室温下充分浸渍步骤2制备的多孔聚丙烯酰 胺微凝胶，置于潮湿的密闭容器中，常温反应4 48小时，产物用无水乙醇洗涤3 4次， 自然晾干，制备成白色粉状聚丙烯酰胺/二氧化硅复合微球。4、制备多孔二氧化硅空心微球将聚丙烯酰胺/ 二氧化硅复合微球置于马弗炉中，以2°C /分钟的升温速率升温至 550°C，恒温煅烧3 12小时，冷却至室温，制备成多孔二氧化硅空心微球。本专利技术制备聚丙烯酰胺步骤1中，司班-60和环己烷的优选质量比为1 200 390，丙烯酰胺与N，N'-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸胺、蒸馏水的优选质量比为1 0.05 0.4 0.025 0.125 2. 5 10，水相与有机相的优选质量比为1 2 3。在制备聚 丙烯酰胺/ 二氧化硅复合微球步骤3中，优选用质量分数为10% 25%的氨水与正硅酸乙 酯、无水乙醇、二次蒸馏水的体积比为1 0.015 20 47.5 5的混合溶液在室温下充 分浸渍步骤2制备的多孔聚丙烯酰胺微凝胶，置于潮湿的密闭容器中，常温反应6 24小 时。在制备多孔二氧化硅空心微球步骤4中，将聚丙烯酰胺/ 二氧化硅复合微球置于马弗 炉中，以2V /分钟的升温速率升温至550°C，优选恒温煅烧4 8小时。本专利技术制备聚丙烯酰胺步骤1中，司班-60和环己烷的质量比最佳为 1 340，丙烯酰胺与N，N'-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸胺、蒸馏水的质量比最佳为 1 0.21 0.09 8. 5，水相与有机相的质量比最佳为1 2。在制备聚丙烯酰胺/ 二氧 化硅复合微球步骤3中，最佳用质量分数为25%的氨水与正硅酸乙酯、无水乙醇、二次蒸馏 水的体积比为1 2.5 47.5 5的混合溶液在室温下充分浸渍步骤2制备的多孔聚丙 烯酰胺微凝胶，置于潮湿的密闭容器中，常温反应12小时。在制备多孔二氧化硅空心微球 步骤4中，将聚丙烯酰胺/ 二氧化硅复合微球置于马弗炉中，以2V /分钟的升温速率升温 至550°C，最佳恒温煅烧6小时。本专利技术结合模板法和溶胶-凝胶法，通过控制模板多孔聚丙烯酰胺的粒径和前驱 体正硅酸乙酯的用量以及氨水浓度的大小从而控制二氧化硅的粒径以及孔径，具有操作简 便、原料便宜的优点，采用本专利技术所制备的中空型多孔二氧化硅为球形，分散性好且孔径可 控，可用于药物载体和固定化酶载体等。附图说明图1是本专利技术实施例1制备的多孔二氧化硅空心微球的扫描电镜图。图2是本专利技术实施例1制备的多孔二氧化硅空心微球破碎后的扫描电镜3是本专利技术实施例1制备的多孔二氧化硅空心微球的能谱分析4是本专利技术实施例1制备的多孔二氧化硅空心微球的红外光谱图。图5是质量分数为25%的氨水与正硅酸乙酯、无水乙醇、二次蒸馏水的体积比为 1 0.013 47.5 5制备的二氧化硅的扫描电镜图。图6是图5原料配比制备的二氧化硅微球破碎后的扫描电镜图。图7是质量分数为25%的氨水与正硅酸乙酯、无水乙醇、二次蒸馏水的体积比为 1 0. 025 47.5 5制备的二氧化硅的扫描电镜图。图8是图7原料配比制备的二氧化硅微球破碎后的扫描电镜图。图9是质量分数为25%的氨水与正硅酸乙酯、无水乙醇、二次蒸馏水的体积比为 1 2.5 47.5 5制备的二氧化硅的扫描电镜图。图10是图9原料配比制备的二氧化硅微球破碎后的扫描电镜图。图11是质量分数为25%的氨水与正硅酸乙酯、无水乙醇、二次蒸馏水的体积比为 1 10 47.5 5制备的二氧化硅的扫描电镜图。图12是图11原料配比制备的二氧化硅微球破碎后的扫描电镜图。图13是质量分数为25%的氨水与正硅酸乙酯、无水乙醇、二次蒸馏水的体积比为 1 20 47.5 5制备的二氧化硅的扫描电镜图。图14是图13原料配比制备的二氧化硅微球破碎后的扫描电镜图。图15是质量分数为25%的氨水与正硅酸乙酯、无本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多孔二氧化硅空心微球的制备方法，其特征在于由下述步骤组成：（１）制备聚丙烯酰胺在Ｎ↓［２］保护下，向装有机械搅拌器的三颈烧瓶中加入司班－６０和环己烷，司班－６０和环己烷的质量比为１∶１５０～４５０，１００～４００转／分钟搅拌，２０～４０℃乳化３０～６０分钟，制备成有机相；将丙烯酰胺、Ｎ，Ｎ′－亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸胺溶于蒸馏水中，丙烯酰胺与Ｎ，Ｎ′－亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸胺、蒸馏水的质量比为１∶０．０２５～０．５∶０．００２５～０．４∶１．２５～１０，配制成水相；将水相用滴液漏斗以２滴／分钟的速度滴加入有机相中，水相与有机相的质量比为１∶２～３．８，滴加完后升温至６８℃，恒温反应３～８小时，冷却至室温，产物用无水乙醇洗涤３～４次，自然晾干，制备成聚丙烯酰胺；（２）制备多孔聚丙烯酰胺微凝胶将步骤（１）制备的聚丙烯酰胺溶于二次蒸馏水中，聚丙烯酰胺与二次蒸馏水的质量比为１∶１０～３０，用液氮快速冷冻，置于冷冻干燥机中－５０～－５５℃干燥２４小时，制备成多孔聚丙烯酰胺微凝胶；（３）制备聚丙烯酰胺／二氧化硅复合微球用质量分数为５％～２５％的氨水与正硅酸乙酯、无水乙醇、二次蒸馏水的体积比为１∶０．０１３～２５∶４７．５∶５的混合溶液在室温下充分浸渍步骤（２）制备的多孔聚丙烯酰胺微凝胶，置于潮湿的密闭容器中，常温反应４～４８小时，产物用无水乙醇洗涤３～４次，自然晾干，制备成聚丙烯酰胺／二氧化硅复合微球；（４）制备多孔二氧化硅空心微球将聚丙烯酰胺／二氧化硅复合微球置于马弗炉中，以２℃／分钟的升温速率升温至５５０℃，恒温煅烧３～１２小时，冷却至室温，制备成多孔二氧化硅空心微球。...

【技术特征摘要】
一种多孔二氧化硅空心微球的制备方法，其特征在于由下述步骤组成(1)制备聚丙烯酰胺在N2保护下，向装有机械搅拌器的三颈烧瓶中加入司班 60和环己烷，司班 60和环己烷的质量比为1∶150～450，100～400转/分钟搅拌，20～40℃乳化30～60分钟，制备成有机相；将丙烯酰胺、N，N′ 亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸胺溶于蒸馏水中，丙烯酰胺与N，N′ 亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸胺、蒸馏水的质量比为1∶0.025～0.5∶0.0025～0.4∶1.25～10，配制成水相；将水相用滴液漏斗以2滴/分钟的速度滴加入有机相中，水相与有机相的质量比为1∶2～3.8，滴加完后升温至68℃，恒温反应3～8小时，冷却至室温，产物用无水乙醇洗涤3～4次，自然晾干，制备成聚丙烯酰胺；(2)制备多孔聚丙烯酰胺微凝胶将步骤(1)制备的聚丙烯酰胺溶于二次蒸馏水中，聚丙烯酰胺与二次蒸馏水的质量比为1∶10～30，用液氮快速冷冻，置于冷冻干燥机中 50～ 55℃干燥24小时，制备成多孔聚丙烯酰胺微凝胶；(3)制备聚丙烯酰胺/二氧化硅复合微球用质量分数为5％～25％的氨水与正硅酸乙酯、无水乙醇、二次蒸馏水的体积比为1∶0.013～25∶47.5∶5的混合溶液在室温下充分浸渍步骤(2)制备的多孔聚丙烯酰胺微凝胶，置于潮湿的密闭容器中，常温反应4～48小时，产物用无水乙醇洗涤3～4次，自然晾干，制备成聚丙烯酰胺/二氧化硅复合微球；(4)制备多孔二氧化硅空心微球将聚丙烯酰胺/二氧化硅复合微球置于马弗炉中，以2℃/分钟的升温速率升温至550℃，恒温煅烧3～12小时，冷却至室温，制备成多孔二氧化硅空心微球。2.根据权利要求1所述的多孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷忠利，闫秀丽，
申请(专利权)人：陕西师范大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]