本发明专利技术涉及材料领域，具体涉及无序多孔二氧化硅材料的制备及脂肪醇聚氧乙烯醚在该制备中应用。所述脂肪醇聚氧乙烯醚具有结构式RO-(CH2CH2O)n-H，其中R为C8-24，n＝9-30；作为制备无序二氧化硅多孔材料的添加剂。本发明专利技术制备出来的二氧化硅材料相比于目前已有方法制备的材料，具有极好的单分散性，尺寸均匀且大小可调节，制备工艺简单，周期较短，易于规模生产，有广泛的应用领域。另外，可以预先包埋或在材料制备之后引入纳米金、铂，发光量子点或磁性颗粒等包容物以及进行表面功能基团的修饰，便于进一步地扩展使用领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及的是无序多孔二氧化硅材料的制备；以及将脂肪醇聚氧乙烯醚应用到该制备方法中。
技术介绍
根据国际纯粹和应用化学联合会的定义，多孔材料按照孔径的大小可以分为三类小于2nm为微孔；大于50nm为大孔；介于两者之间(2 50nm)为介孔。按孔洞结构特点分为有序和无序多孔材料。1992年Mobil公司的研究人员突破传统的微孔沸石分子筛合成过程中单个溶剂化的分子或离子起模板作用，通过有机/无机组分在溶液中的自组装作用成功地合成了具有大的比表面积、孔道规整排列且孔径可调节的有序硅铝酸盐介孔材料 M41S系列。该系列有序介孔材料包括MCM-41，MCM-48和MCM-50层状结构，此后，又有各种各样的合成体系和合成途径问世。介孔材料被广泛应用于催化、吸附分离、微反应器和传感器等领域。无序多孔材料的制备过程中，国际上最先是Unger, Stucky,和Zhao的小组报道了制备微米尺度，外形尺寸较为均一的硅球，他们先使用TEOS水解形成内核，然后再加入十八烷基三甲氧基硅烷与正硅酸乙酯同时水解缩合的方式形成微米结构小球，然后再使用灼烧的方式去除掉十八烷基，从而形成无序介孔二氧化硅，其后赵文如先使用120nm的非磁性三氧化二铁纳米(Fe2O3)颗粒，再进一步通过十八烷基三甲氧基硅烷与正硅酸乙酯同时水解缩合的方式在Fe2O3颗粒表面沉积硅物种，随后通过煅烧除去得到介孔氧化硅外壳，最后通过高温氢气还原得到内核为Fe3O4、外壳为介孔SiO2的磁性微球，该该微球尺寸约270nm,介孔孔径约3. 8nm,比表面达283m2/g,孔体积约O. 35cm3/g,磁响应性较强(27. 3emu/g)，因此大大方便了其应用。杨武利等采用自组装方法制备了一种磁核/无序介孔二氧化硅壳的微球，微球直径约300纳米，调节体系中的加入量可控制介孔硅球的比表面积。随着具有介孔二氧化硅形成的模板作用的十八烷基三甲氧基硅烷加入量的增加，体系中每个介孔微球中的孔的数目增加，从而导致其介孔尺寸变小而比表面积显著增大。当其加入量达到一定数值后，介孔微球的孔径就倾向于保持在一定水平。但是，包括以上研究在内的制备出纳米结构的多孔微球过程中，大家普遍采取的方式是提供非常高的溶剂比，大量的溶剂被用来稀释溶质，从而达到控制纳米微球尺寸和抑制团聚的目的如Rathousky等制备100-1000纳米的微球(溶剂比I : 5300), Ostafin小组制备70纳米介孔微球(I 4000)，Iin和Tsai小组在I 2600的时候制备出30-50纳米的介孔硅球，Cai小组在溶剂比I : 1200制备出高度有序的120纳米左右的硅球，Mann小组随后报道了 I : 900的制备方法，这样的制备方法会大大提高制备的成本，因为巨大的反应溶剂却只能够制备出很少的材料，不具备工业生产的价值，同时，这些方法制备出来的纳米颗粒的分散性，尺寸的均一性都不够理想。综观以上工作，虽然无序多孔二氧化硅材料的制备涉及面较宽，但整体制备还处于发展的初期。此外，众所周知，纳米颗粒在反应过程容易发生团聚与聚沉，无法充分地分散在液体介质中，颗粒的尺度大小不一，从而大大地影响其在实际中的应用，这一现象经常发生在先前的研究中。但在目前已报道文献中，研究人员均回避或者较少提及这些严重缺点。因而，现有技术对于团聚与聚沉的很好的解决方法还未见报道，尤其是分散性好，尺度均匀，便于工业生产的性能优良的小颗粒介孔材料也没有报道。
技术实现思路
本专利技术所采用的与无序多孔二氧化硅材料制备有关的脂肪醇聚氧乙烯醚，在现有技术中是作为均染剂，商品名为平平加0，属非离子型表面活性剂，对各种染料有强力的匀染性、缓染性、渗透性、扩散性，煮练时具助练性能，可与各类表面活性剂和染料同溶使用。广泛应用于纺织印染工业的各工序中。之前从未有相关的研究表明其应用于制备无序多孔二氧化硅材料，可得到分散性好，颗粒粒径大小均匀的无序多孔二氧化硅材料极好的优良效果。因此，本专利技术的目的旨在提供脂肪醇聚氧乙烯醚在制备无序多孔二氧化硅材料中的应用，通过该添加剂的使用可使得制备得到的无序多孔二氧化硅材料的颗粒尺寸不但具 有良好的均一性，且颗粒的分散性好；更重要的是可使得无序多孔材料不再受限于需要大量配比的溶剂才可制备得到，突破了制备过程中溶剂量过大这一瓶颈条件的限制，可使得所述无序多孔材料的制备可以适应于工业化大规模的生产的要求。实现以上目的技术方案在于，将脂肪醇聚氧乙烯醚作为制备无序多孔二氧化硅材料中的添加剂，所述脂肪醇聚氧乙烯醚具有结构式RO-(CH2CH2O)n-H,其中R为C8_24，η =9-30。该添加剂可提高所得材料的颗粒的分散性，使得颗粒大小均匀。提高溶剂比。大大减少制备无序多孔二氧化硅材料过程中所需溶剂用量。本专利技术的溶剂比是指加入原料与溶剂间的质量比。专利技术人经研究发现，在制备无序多孔二氧化硅材料中的脂肪醇聚氧乙烯醚所发挥的作用在于首先长链烷基硅烷作为模板剂形成一定的空间构形，而后，硅的前驱物如正硅酸乙酯以它为核心水解而逐渐填充其间，同时脂肪醇聚氧乙烯醚逐渐增加后则形成空间位阻限制了正硅酸乙酯的持续堆积从而阻止颗粒的进一步长大以及相互之间的融合与粘连。这样，即使是大幅度减少溶剂量，材料的仍然能具有良好的分散性(参见图3、图4)，颗粒均匀(参见附图5)，且可以通过控制用量，合成时间等来调节尺度的大小。机理的图示说明，请参见图I。在本专利技术的优选的技术方案的是所述脂肪醇聚氧乙烯醚具有结构式RO-(CH2CH2O)n-H，其中 R 为 C16_18，n = 9-30。本专利技术的所述的无序多孔二氧化硅材料包括A、带有长链烷基的具有无序微孔结构的二氧化硅材料；B具有无序介孔结构的二氧化硅材料；C将A、B材料分别修饰连接有功能基团；或是D在A、B或C材料中分别包埋有包容物。本专利技术技术方案中长链烧基的C数不低于8,优选为8 20。本专利技术的无序多孔二氧化硅材料的制备方法，包括所述A材料的制备是由包括硅的前驱物、长链烷基硅烷和脂肪醇聚氧乙烯醚在内的原料在溶剂中水解后，经陈化、过滤和淋洗制得；所述B材料的制备是由包括硅的前驱物、长链烷基硅烷和脂肪醇聚氧乙烯醚在内的原料在溶剂中水解后，经陈化、过滤、干燥和煅烧制得；所述C材料的制备是是通过以下两种方式任一种得到I)在包括硅的前驱物、长链烷基硅烷和脂肪醇聚氧乙烯醚在内的原料中加入具有功能基团的化合物在溶剂中水解后，经陈化、过滤和淋洗制得；或是在溶剂中水解后，经陈化、过滤、干燥和煅烧制得；2)或是将得到的A、B两种材料中任一种与带功能基团的有机硅烷水解； 所述D材料的制备是是通过以下两种方式任一种得到I)将分散处理过的包容物纳米颗粒预先加入溶剂，再加入包括硅的前驱物、长链烷基硅烷和脂肪醇聚氧乙烯醚在内的原料，经水解、陈化、过滤和淋洗制得或经水解、陈化、过滤、干燥和煅烧制得。2)或是将A、B或C三种材料任一种浸泡在包容物的前驱体溶液中，通过扩散、反应或还原得到。本专利技术中所述的长链烷基硅烷选自RnXS，R代表烷基，其中η不低于8，优选η =8 20，X则是所述硅烷用于水解的基团，S代表硅。所述的功能基团包括起偶联目的和/或起修饰目的的功能基团。通过偶联目的的功能基团，得到中间产物；通过中间产物上起偶联作用的功能本文档来自技高网...
【技术保护点】
脂肪醇聚氧乙烯醚制备无序多孔二氧化硅材料中的应用，其特征在于，所述脂肪醇聚氧乙烯醚具有结构式RO？(CH2CH2O)n？H，其中R为C8？24，n＝9？30；作为制备无序二氧化硅多孔材料的添加剂。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张剑华，
申请(专利权)人：广州纳科米兹新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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