微米粒子的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于微米材料制备的技术领域，具体设及一种通过在醇、水体系中，W氨水 作为催化剂，TE0S为娃源，十六烷基Ξ甲基漠化锭（CTAB)为电解质和粒子稳定剂，制备具 有良好单分散性的微米级Si〇2粒子的方法。 技术背景
[0002] 单分散的Si化微米粒子在很多领域具有完全不同于纳米粒子的广泛的应用价值， 如在高性能制陶技术、多相催化、色谱填充柱、抛光等领域。其中，粒子的均一性及微米级 尺寸，是Si〇2粒子在运些领域应用的关键。传统的溶胶-凝胶法（如S促bcr法），一般是 在醇、水溶剂中，W氨水作为催化剂，水解、缩合正娃酸四乙醋制备单分散的Si化粒子，但粒 子尺寸一般最大不超过亚微米级（0.5μπι)。为克服运种尺寸限制，很多课题小组发展了不 同的方法改进粒子的尺寸及单分散性。如Konno小组，在Sl5bcr体系中利用电解质化iCl、 化Cl和KC1)添加的方法，制备出微米级Si化粒子。虽然该方法制备的SiO2粒子最大尺寸 可达6. 6μm，但尺寸的单分散性较难控制，粒子易凝胶化，此外，他们采用娃源多次注入的 方法，操作较麻烦且需用大量TE0S;再如Delville小组，利用种子生长法，不断滴加醇稀释 的TE0S，通过控制种子尺寸及滴加速度，可W很好抑制二次成核，改进粒子单分散性，最终 合成出2μπι单分散性良好的Si化粒子，但该方法也存在操作麻烦、费时、且TE0S用量大等 问题；此外，还有些课题小组，如Ren小组，利用集胞藻细胞作为模板，制备出了具有良好蛋 白分离效果的Si〇2微米粒子，粒子的尺寸与形貌与细胞模板近似，但该方法在合成过程中， 细胞需要预处理，操作较麻烦，TE0S在细胞模板上的水解、缩合也较难控制，最终粒子的尺 寸与形貌由于细胞模板的多样性，往往都较差。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的技术问题是，克服【背景技术】存在的问题，提供一种操作简便、TE0S 用量少，一步法合成微米级的单分散良好的Si化粒子的方法。
[0004] 具体的技术方案如下： 阳0化]一种一步法合成单分散Si〇2微米粒子的方法，具体有W下步骤：
[0006] W氨水作为催化剂，十六烷基Ξ甲基漠化锭（CTAB)作为电解质，在醇/水体系中 催化、水解正娃酸四乙醋，得到单分散的Si化微米粒子，所述的醇/水体系是指按体积比 5 : 3的乙醇和水的混合溶剂，在醇/水体系中，氨水浓度为0. 162~0. 181mol/L，十六烧 基Ξ甲基漠化锭浓度为5. 36X10 3~5. 37X10 3mol/l，正娃酸四乙醋的浓度为0. 054~ 0.055mol/L〇
[0007] 在本发明的一步法合成单分散Si〇2微米粒子的方法中，比较好的加样顺序为：乙 醇、水、氨水、十六烷基Ξ甲基漠化锭，最后加正娃酸四乙醋。
[0008] 本发明的一步法合成单分散Si化微米粒子的方法中，更具体的步骤为：
[0009] 在25血乙醇体系中，加入15血水，再加入0. 5血质量分数25~28 %的分析纯氨水 溶液化65~7. 40mmol)和0. 08g分析纯CTAB化22mmol)，反应溫度恒定到25°C，在CTAB全部溶解后，加入0. 5mU2. 23mmol)正娃酸四乙醋，继续在25°C恒定溫度条件下，揽拌3小 时，反应结束后离屯、去上清，水洗两遍后，120°C将粒子烘干，再550°C般烧5小时除去杂质， 得到纯净的单分散良好的Si化微米粒子。
[0010] 在本发明的一步法合成单分散Si〇2微米粒子的方法中，醇、水体积比例严格限定 为5 : 3,如果体积比例高于1.67,或低于1.66,都不易制备出单分散的Si化微米粒子。
[0011] 有益效果：
[0012] 因为本发明的方法采用的是一步法，不需多步注入娃源或种子再生长，TE0S用量 极少，此外，少量CTAB在本发明的醇、水条件下，形成不了液晶相，不能起到模板剂作用，只 能起到电解质和粒子稳定剂作用，因此，该单分散的Si化微米粒子的合成方法更简便有效， 单分散性更好，粒子尺寸能达到2μm。
【附图说明】
[0013] 图1为本发明实施例获得的具有单分散性的Si化微米粒子的透射电子显微镜 灯EM)图像。
[0014] 图2是本发明实施例获得的具有单分散性的Si化微米粒子的高分辨透射电子显 微镜（HTEM)图像。
【具体实施方式】
[0015] W下是本发明的实施例用到的基础条件，但本发明能实施的范围并不限于运些条 件，也不限于运些实施例：
[0016] 环境溫度25 °C，1个大气压；
[0017] 乙醇，密度 0. 79g/mU分子量 46g/mol; 阳〇1引 7长，密度Ig/mL，分子量18g/mol;
[0019] 氨水，密度0. 90~0. 91邑/111以质量分数25~28%，摩尔浓度13. 3~14. 8mol/l， 分子量17邑/mol;
[0020]十六烷基Ξ甲基漠化锭（CTAB)，分子量364. 45g/mol;
[0021] TE0S，密度 0. 931g/mL，分子量 208. 33g/mol。 阳0巧实施例： 阳02引在25mL乙醇体系中，加入15mL7心再加入0. 5mL分析纯氨水溶液（质量分数25~ 28 % )，0. 08gCTAB(分析纯），反应溫度恒定到25 °C时，CTAB全部溶解后，加入0. 5mL正娃 酸四乙醋，继续在25°C恒定溫度条件下，揽拌3小时，反应结束后离屯、去上清，水洗两遍后， 120°C将粒子烘干，再550°C般烧5小时除去CTAB等杂质，得到2μm的单分散良好的Si化 微米粒子，其TEM图如图1所示，HTEM图如图2所示，从图2可W看出，粒子的微观结构中 并没有出现有序介孔结构，而是微孔结构。
【主权项】
1. 一种一步法合成单分散SiOjj米粒子的方法，具体有以下步骤： 以氨水作为催化剂，十六烷基三甲基溴化铵作为电解质，在醇/水体系中催化、水解正 硅酸四乙酯，得到单分散的SiO#j米粒子，所述的醇/水体系是指按体积比5 : 3的乙醇和 水的混合溶剂，在所述的醇/水体系中，氨水浓度为0. 162~0. 181mol/L，十六烷基三甲基 溴化铵浓度为5. 36X10 3~5. 37X10 3mol/L，正硅酸四乙酯的浓度为0. 054~0. 055mol/ L〇2. 根据权利要求1所述的一步法合成单分散SiO2微米粒子的方法，其特征在于，各原 料的加样顺序为：乙醇、水、氨水、十六烷基三甲基溴化铵，最后加正硅酸四乙酯。3. 根据权利要求1或2所述的一步法合成单分散SiO2微米粒子的方法，其特征在于， 是按如下步骤进行的： 在25mL乙醇体系中，加入15mL7K，再加入〇. 5mL质量分数25~28 %的分析纯氨水溶 液和0. 08g分析纯十六烷基三甲基溴化铵，反应温度恒定到25°C，在十六烷基三甲基溴化 铵全部溶解后，加入0. 5mL正硅酸四乙酯，继续在25°C恒定温度条件下，搅拌3小时，反应结 束后离心去上清，水洗两遍后，120°C将粒子烘干，再550°C煅烧5小时除去杂质，得到纯净 的单分散良好的Si02微米粒子。
【专利摘要】本发明的一种一步法合成单分散SiO2微米粒子的方法属于微米材料制备的技术领域。具体方法为：以氨水作为催化剂，CTAB作为电解质，在醇/水体系中催化、水解正硅酸四乙酯，得到单分散的SiO2微米粒子。本发明操作简单、TEOS用量少在醇/水体系中只起到电解质和粒子稳定剂作用、制备条件温和，得到的SiO2粒子单分散性好，尺寸可达2μm。
【IPC分类】C01B33/113
【公开号】CN105253890
【申请号】CN201510859694
【发明人】韩延东, 董贺, 郭子龙, 王皓南, 杨文胜
【申请人】吉林大学
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年12月1日