低温同轴静电喷雾制备多孔陶瓷微球的方法技术

本发明专利技术公开了一种低温同轴静电喷雾制备多孔陶瓷微球的方法，首先将电喷液进行低温同轴静电喷雾得到球状复合材料，然后将球状复合材料经过冷冻干燥后烧结，即得到多孔陶瓷微球。本发明专利技术低温同轴静电喷雾制备多孔陶瓷微球的方法制备的陶瓷微球具有多孔结构，比表面积极高，并且其孔结构易于控制，有助于提高陶瓷微球的吸附、催化、分离和传感性能，在生物医药、过滤材料、催化剂载体、燃料电池和电子元件领域有广阔的应用前景。

Method for preparing porous ceramic microsphere by low temperature coaxial electrostatic spraying

The invention discloses a method for preparing porous ceramic microspheres of low temperature coaxial electrostatic spray system, the EFI Liquid Coaxial low temperature electrostatic spraying composite material and then obtain globular, spherical composite material after freeze drying after sintering to obtain porous ceramic microspheres. Preparation of porous ceramic microspheres of the invention of low temperature ceramic coaxial electrostatic spraying microspheres prepared with porous structure, high specific surface area and the pore structure is easy to control, help to improve the ceramic microspheres adsorption, catalysis, separation and sensing properties, has a broad application prospect in biological medicine, filter material, the catalyst carrier, fuel cell and electronic component.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于材料制备
，涉及一种。
技术介绍
陶瓷微球是指直径在微米或纳米尺度的球形无机非金属材料，因其具有较小的尺寸和较大的表面能，在使用时会产生小尺寸效应、表面效应或界面效应等，从而在物理和化学性质方面表现出特殊的性能。陶瓷微球在药物控释、骨修复填料、催化载体和压电材料等领域应用时，其孔隙率和比表面积是影响性能的关键因素，由于多孔陶瓷微球的表面具有介孔或大孔结构，相对于普通陶瓷微球可以获得更高的孔隙率和比表面积，尤其作为催化反应和药物缓释的载体时具有更高的吸附量和负载量，从而表现出优异的性能，所以开发出高孔隙率和比表面积多孔陶瓷微球至关重要。中国专利《纳米二氧化钛多孔微球》(申请号:02112734.4，公开号:1443601，公开日:2003-09-24)，公开了一种纳米二氧化钛多孔微球及其制造方法，该方法将纳米二氧化钛粉末与纳米二氧化钛胶体混合、研磨，获得纳米二氧化钛的混合浆料，然后采用喷雾造粒，经热处理获得纳米二氧化钛多孔微球，其多孔结构主要是由二氧化钛胶体中的溶剂在干燥时快速挥发留下的。中国专利《一种硅藻土基多孔陶瓷微球的制备方法》(申请号:201110228418.4，公开号:102391011A，公开日:2012-03_28)，公开了一种硅藻土基多孔陶瓷微球的制备方法，以硅藻土为主要原料，通过喷雾干燥制备多孔陶瓷微球，其多孔结构主要是在烧结时硅藻土的间隙形成的。上述两种方法制备的多孔陶瓷微球的比表面积较小，大都在300m2/g以下，同时对于多孔陶瓷微球孔结构(孔隙率和孔尺寸)的控制比较困难，不能满足实际需要。`
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，解决了现有方法制备的多孔陶瓷微球的比表面积小和孔结构较难控制的问题。本专利技术所采用的技术方案是，，首先将电喷液进行低温同轴静电喷雾得到球状复合材料，然后将球状复合材料经过冷冻干燥后烧结，即得到多孔陶瓷微球。本专利技术的特点还在于，电喷液由溶剂与溶质组成，溶质由陶瓷前驱体与聚合物组成，在溶剂中依次加入聚合物和陶瓷前驱体，混合均匀后得到电喷液；溶剂与溶质的质量比为95 70:5 30，陶瓷前驱体与聚合物的质量比为20 80:80 20。电喷液在静电喷雾器中经过同轴静电喷雾形成球状液滴后进入低温腔体，然后落在接收器上，低温腔体的温度为-50 10°C。冷冻干燥在真空环境中进行，真空度低于6Pa，烧结的温度为300°C 1200°C。溶剂为水、叔丁醇、莰烯、水-叔丁醇和叔丁醇-莰烯中的任意一种。陶瓷前驱体为钛酸丁酯、钛酸四异丙酯、正硅酸乙酯、三异丙氧基氧化钒、醋酸锌、硝酸锌、硝酸锆、乙酸镍、硝酸钡、硝酸铁、硝酸铈、硝酸钇、硝酸铟和硝酸银中的任意一种。聚合物为聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯腈、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、纤维素、尼龙66、聚苯乙烯和聚乳酸中的任意一种。本专利技术的有益效果是，本专利技术制备的陶瓷微球具有多孔结构，比表面积极高，并且其孔结构易于控制，有助于提高陶瓷微球的吸附、催化、分离和传感性能，在生物医药、过滤材料、催化剂载体、燃料电池和电子元件领域有广阔的应用前景。附图说明图1是本专利技术中静电喷雾器的结构示意图。图中，1.内层管微量泵；2.外层管微量泵，3.饱和气体输送管，4.溶剂的饱和气体，5.同轴喷头内层管，6.同轴喷头外层管，7.接收器，8.低温腔体。具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术，首先将电喷液进行低温同轴静电喷雾得到球状复合材料 ，然后将球状复合材料经过冷冻干燥后烧结，即得到多孔陶瓷微球。具体步骤如下:步骤1，电喷液的制备在溶剂中依次加入聚合物和陶瓷前驱体，混合均匀后得到电喷液；溶剂与溶质的质量比为95 70:5 30，陶瓷前驱体与聚合物的质量比为20 80:80 20 ；步骤2，低温同轴静电喷雾低温同轴静电喷雾在图1所示的静电喷雾器中进行，静电喷雾器的结构为:包括与高压直流电源正极连接的同轴喷头，同轴喷头包括同轴喷头内层管5和同轴喷头外层管6，同轴喷头内层管5与内层管微量泵I连通，同轴喷头外层管6与外层管微量泵2连通，外层管微量泵2通过饱和气体输送管3与饱和气体容器连接，同轴喷头正下方10 30cm处设有放在低温腔体8中的接收器7，接收器7接地，将步骤I得到的电喷液倒入内层管微量泵I，将溶剂的饱和气体4通过饱和气体输送管3通入外层管微量泵2，然后在10 40kV的电压下，低温控制箱的温度为-50 10°C，以0.5 2.5ml/h的速率推进内层管微量泵1，以I 5ml/h的速率推进外层管微量泵2，电喷液通过静电喷雾从同轴喷头内层管5喷射出，并在电场力的作用下形成球状液滴，同时被从同轴喷头外层管6喷出的溶剂的饱和气体的包围，球状液滴中的溶剂不挥发或极少量挥发并迅速冻结，最后进入低温腔体8后落在接收器7上，得到球状复合材料；步骤3，冷冻干燥、烧结将步骤3得到的球状复合材料在真空环境下进行冷冻干燥，真空度低于6Pa，最后在300 1200°C下烧结，即得到多孔陶瓷微球。其中，溶剂为水、叔丁醇、莰烯、水-叔丁醇和叔丁醇-莰烯中的任意一种。陶瓷前驱体为钛酸丁酯、钛酸四异丙酯、正硅酸乙酯、三异丙氧基氧化钒、醋酸锌、硝酸锌、硝酸锆、乙酸镍、硝酸钡、硝酸铁、硝酸铈、硝酸钇、硝酸铟和硝酸银中的任意一种。聚合物为聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯腈、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、纤维素、尼龙66、聚苯乙烯和聚乳酸中的任意一种。本专利技术制备的陶瓷微球具有多孔结构，比表面积极高，并且其孔结构易于控制，有助于提高陶瓷微球的吸附、催化、分离和传感性能，在生物医药、过滤材料、催化剂载体、燃料电池和电子元件领域有广阔的应用前景。实施例1 步骤1，在95g叔丁醇中依次加入4.0g聚乙酸乙烯酯和1.0g酞酸丁酯，混合均匀后得到电喷液；步骤2，将步骤I得到的电喷液倒入内层管微量泵1，将叔丁醇的饱和气体通过饱和气体输送管3通入外层管微量泵2，然后在20kV的电压下，低温控制箱的温度为10°C，同轴喷头外层管6与收集器7之间的距离为30cm，收集器接地，以2.5ml/h的速率推进内层管微量泵1，以5ml/h的速率推进外层管微量泵2，电喷液通过静电喷雾从同轴喷头内层管5喷射出，并在电场力的作用下形成球状液滴，同时被从同轴喷头外层管6喷出的叔丁醇的饱和气体的包围，球状液滴中的溶剂不挥发或极少量挥发并迅速冻结，最后进入低温腔体8后落在接收器7上，得到球状复合材料；步骤3，将步骤3得到的球状复合材料在真空环境下进行冷冻干燥，真空度为5.5Pa，最后在550°C下烧结，即得到二氧化钛多孔陶瓷微球。实施例2步骤1，在70g水中依次加入6.0g聚乙烯醇和24.0g醋酸锌，混合均匀后得到电喷液；步骤2，将步骤I得到的电喷液倒入内层管微量泵1，将水的饱和气体通过饱和气体输送管3通入外层管微量泵2，然后在40kV的电压下，低温控制箱的温度为-50°C，同轴喷头外层管6与收集器7之间的距离为10cm，收集器接地，以0.5ml/h的速率推进内层管微量泵1，以lml/h的速率推进外层管微量泵2，电喷液通过静电喷雾从同轴喷头内层管5喷射出，并在电场力的作用下形成球状液滴，同时被从同轴喷头外层管6喷出的水的饱和气体的包围本文档来自技高网...

【技术保护点】
低温同轴静电喷雾制备多孔陶瓷微球的方法，其特征在于，首先将电喷液进行低温同轴静电喷雾得到球状复合材料，然后将球状复合材料经过冷冻干燥后烧结，即得到多孔陶瓷微球。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：汤玉斐，赵康，谢高伟，滕乐天，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：