一种以松香基双子表面活性剂为模板的介孔二氧化硅材料的制备及其性能的制作方法

本发明涉及一种硅基介孔材料的制备方法，特别涉及一种以松香基双子表面活性剂为模板，来制备三维立方相介孔二氧化硅的方法，属于表面活性剂应用领域。

背景技术：

介孔材料由于其新颖的形貌、高度有序的纳米结构、高的比表面积和孔道体积等特点而被广泛应用于新型大分子催化剂、无机膜工业分离、药物载体、酶固载、新型光电子材料以及多功能微反应器的制备等方面。在介孔材料的制备过程中，表面活性剂作为结构导向剂，对介孔材料的结构及形貌有着重要的影响。因此，设计合成新型结构的表面活性剂来作为介孔材料合成过程中的模板剂，有望获得具有特殊形貌和性能的介孔材料。

双子表面活性剂近年来以独特的自组织行为受到人们极大的关注。双子表面活性剂分子由两个亲水头基、两条疏水尾链和一个联接链构成，具有丰富的结构要素。因此，以双子表面活性剂作为模板剂在合成介孔材料方面也得到了较多的研究。松香是一种天然产物，主要由含有二萜结构的树脂酸组成。本发明以一种松香基双子表面活性剂为模板，通过调节表面活性剂、硅源、水、乙醚以及碱性介质的加入量，制备了形貌新颖，结构规整以及吸附量高的介孔二氧化硅。由于其新颖的形貌和尺寸选择性，该材料在催化，分离及药物输送方面具有广泛的应用前景。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种以松香基双子表面活性剂为模板剂来合成三维立方相介孔二氧化硅材料的方法，并提供该材料的基本性能。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

以歧化松香中的主要成分脱氢枞酸为原料，来合成一种松香基双子表面活性剂r-6-r，将其用做模板剂，控制多重合成参数，得到结构新颖的介孔二氧化硅材料。该模板剂的结构式如下：

该介孔材料的具体合成步骤如下：

第一步：将一定量的松香基双子表面活性剂r-6-r加热溶解在去离子水中，搅拌至溶液澄清，冷却至室温后，磁力搅拌下加入一定量无水乙醚。去离子水与无水乙醚的体积比为0.5～1.5。加入碱性介质氨水调节体系的ph值至9.0～11.0，磁力搅拌混合均匀后，室温条件下缓慢滴加正硅酸四乙酯。溶液的摩尔组成为正硅酸四乙酯：松香基双子表面活性剂：水＝1：0.075～0.25：100～450。滴加完毕后，将混合物在恒温水浴中继续搅拌24h，得到二氧化硅前驱体。第二步：将所得浊液移入内有聚四氟乙烯内衬的不锈钢水热反应釜中，并在353k～393k下晶化24～72h。第三步：产物经乙醇与水洗涤数次至中性，置于烘箱中在363k干燥。干燥后的半成品置于马弗炉中以2k/min的升温速率缓慢升温至823k焙烧5h去除模板剂，得到介孔二氧化硅材料。

介孔二氧化硅材料的介孔结构及晶面参数：取一定量的介孔二氧化硅粉末干燥后，使用x射线衍射仪测定其介孔结构。

介孔二氧化硅材料的样品形貌：将样品按照一定质量分数分散于无水乙醇中，滴加在载有碳支持膜的铜网上，自然晾干。使用扫描电子显微镜观察样品的微观形貌。

介孔二氧化硅材料的孔道结构：将样品按照一定的质量分数分散于无水乙醇中，滴加在载有碳支持膜的铜网上，自然晾干。使用透射电子显微镜观察样品的孔道结构。

介孔二氧化硅材料的吸附量：样品在523k下经脱气360min后，使用全自动比表面积及微孔物理吸附仪测定样品的比表面积，孔体积以及孔径分布。

有益效果

以松香基表面活性剂为模板剂，通过调节多重合成参数，可以得到结构新颖的介孔二氧化硅材料。该介孔二氧化硅材料具有新颖的哑铃状形貌，具有三维立方相结构，空间群属于ia3d晶系。该介孔二氧化硅材料还具有较高的比表面积，较大的孔体积以及较为集中的孔径分布。由于其新颖的形貌和尺寸选择性，该介孔二氧化硅材料在催化、分离及药物输送方面具有广泛的应用前景。

附图说明

图1介孔二氧化硅材料的小角x射线衍射图。

图2介孔二氧化硅材料的扫描电镜图。

图3介孔二氧化硅材料的透射电镜图。

图4介孔二氧化硅材料的n2吸附-脱附等温线。

图5介孔二氧化硅材料的bjh孔径分布曲线。

具体实施方式

实施例1：取松香基双子表面活性剂(3.54g，0.0035mol)，加入去离子水(157.5g，8.75mol)，加热溶解，搅拌至溶液澄清。待溶液冷却至室温，在剧烈搅拌下加入无水乙醚(131.25ml)。加入碱性介质氨水调节体系的ph值至10.5。室温条件下缓慢滴加正硅酸四乙酯(7.40g，0.035mol)。溶液的摩尔组成为正硅酸四乙酯：松香基表面活性剂：去离子水＝1：0.1：250，去离子水与乙醚的体积比为1.2：1。将混合液置于303k的恒温水浴中搅拌24h，得到二氧化硅前驱体。将所得浊液移入内有聚四氟乙烯内衬的不锈钢水热反应釜中，在373k下晶化36h。产物经乙醇与去离子水洗涤数次至中性，置于烘箱中在363k干燥。干燥后的半成品置于马弗炉中以2k/min的升温速率缓慢升温至823k焙烧5h去除模板剂，得到介孔二氧化硅材料。

实施例2：取一定量的介孔二氧化硅材料粉末干燥后，使用小角x射线衍射仪测定其介孔结构，测试条件为管电压40kv，管电流40ma，扫描速度2°/min，步长0.01°。

实施例3：将样品以0.1％的质量分数超声分散于无水乙醇中，滴加在载有碳支持膜的铜网上，自然晾干。使用扫描电子显微镜观察样品的微观形貌。

实施例4：将样品以0.1％的质量分数超声分散于无水乙醇中，滴加在载有碳支持膜的铜网上，自然晾干。使用透射电子显微镜观察样品的孔道结构。

实施例5：将样品在523k下脱气360min后，使用全自动比表面积及微孔物理吸附仪测定样品的吸附量。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种以松香基双子表面活性剂为模板的介孔二氧化硅材料的制备及性能。本发明给出了该种介孔二氧化硅材料的合成方法、合成参数及性能。该材料具有三维立方相结构，呈现出哑铃状形貌。该材料的比表面积为1171m2·g‑1，孔体积为1.47cm3·g‑1，孔径分布主要集中在2.28nm。该介孔二氧化硅材料形貌新颖，结构规整并且吸附量较高，由于其新颖的形貌和尺寸选择性，该材料在催化、分离及药物输送方面具有广泛的应用前景。

技术研发人员：宋冰蕾;李文楷;陈景晶
受保护的技术使用者：江南大学
技术研发日：2017.06.26
技术公布日：2017.10.27