一种由聚乙烯亚胺为结构导向剂制备中空介孔二氧化硅的方法及中空介孔二氧化硅

本发明属于纳米材料合成，具体涉及一种由聚乙烯亚胺为结构导向剂制备中空介孔二氧化硅的方法及中空介孔二氧化硅。

背景技术：

1、介孔材料具有特定的孔道结构、内部空间大、比表面积高、良好的热稳定性、易于官能化、更是丰富的合成原料等诸多优点而引起科研人员的广泛关注。中空介孔二氧化硅纳米微球做为一种骨架稳定、无毒性、强度出色的介孔材料。在光伏、电池、能源催化、生物医药、传感和纳米工程都有着重要的应用价值。

2、目前二氧化硅空心微球的制备方法主要为牺牲模板法，包括硬模板法和软模板法。目前较为成熟的合成方法当属硬模板法，能够合成不同结构的介孔材料且普适性强，但在合成的过程中必须要先合成具有规整结构且符合要求的模板，这就导致步骤繁琐且产率低。软模板法又称为嵌段共聚物的自组装法，步骤简单，过程容易控制。另外，软模板法制备成本低，环境污染相对较小。

3、例如cn108912330a公开了一种聚吡咯中空介孔二氧化硅微球的制备方法及应用。首先需制备出不同粒径的单分散微球做为模板。后续合成中空介孔二氧化硅微球的制备过程繁琐，实验过程中需用到烘箱高温长时间的处理，反应周期较长。

4、此外，cn107970878b公开了一种磷酸基团官能化中空介孔二氧化硅微球复合材料的合成方法。采用葡萄糖水热法制备大粒径单分散的碳球为硬模板，同时在长时间高温水热制备前，还需通入一定时间的氮气气体用于保护。在对碳球模板表面预处理处理、调节反应溶液的ph值后，在表面活性剂的作用下合成核壳型前驱物。最后通过马弗炉的高温煅烧去除模板，得到中空介孔二氧化硅微球。实验过程较为复杂耗时，实验过程中还需要氮气保护，条件较为苛刻。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有的制备中空介孔二氧化硅微球的方法，实验过程较为复杂耗时，条件较为苛刻的技术问题，而提供一种由聚乙烯亚胺为结构导向剂制备中空介孔二氧化硅的方法及中空介孔二氧化硅。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种由聚乙烯亚胺为结构导向剂制备中空介孔二氧化硅的方法，包括以下步骤：

4、步骤一：将聚乙烯亚胺、氨水和乙醇混合搅拌，得到混合液；

5、步骤二：在步骤一的混合液中加入ctab水溶液和正硅酸乙酯反应，经回流、离心、洗涤、干燥得到反应产物；

6、步骤三：将步骤二的反应产物进行煅烧，得到中空介孔二氧化硅。

7、优选的，步骤一所述的聚乙烯亚胺的质量g：氨水的体积ml：乙醇的体积ml为(0.04～0.08):(0.7～2.8):(30～60)。

8、优选的，步骤一所述的搅拌温度为室温，搅拌时间为30-40min。

9、优选的，步骤二所述的ctab水溶液的制备方法包括：将ctab、氨水、去离子水混合，超声分散后搅拌，得到ctab水溶液。

10、优选的，所述的ctab的质量g：氨水的体积ml：去离子水的体积ml为(0.04～0.06)：(1～2)：(50～100)。

11、优选的，所述正硅酸乙酯的体积ml:ctab的质量g为:(0.6～1)(0.04～0.06)。

12、优选的，所述的步骤二的反应温度为30～40℃，反应时间为12～24h。

13、优选的，所述的步骤二的回流为：在酸性的乙醇溶液中60℃下回流12h，离心洗涤后分散在水/醇体积比为0.4的混合溶液中70～90℃下再次回流6～12h。

14、优选的，所述的步骤三的煅烧温度为500-600℃，煅烧时间为3-8h。

15、本发明提供一种由上述方法制备的中空介孔二氧化硅。

16、本发明的有益效果

17、本发明提供一种由聚乙烯亚胺为结构导向剂制备中空介孔二氧化硅的方法及中空介孔二氧化硅，该方法是以正硅酸乙酯(teos)为硅源,聚乙烯亚胺(pei)和十六烷基三甲基溴化铵(ctab)分别作为氧化硅微球中空结构和介孔孔道的结构导向剂，一步法制备空心二氧化硅球，最后空气下煅烧彻底除去模板得到中空介孔二氧化硅球。和现有技术相对比，本发明的方法工艺简单、操作简便条件温和、合成周期短效率高。

技术特征：

1.一种由聚乙烯亚胺为结构导向剂制备中空介孔二氧化硅的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种由聚乙烯亚胺为结构导向剂制备中空介孔二氧化硅的方法，其特征在于，步骤一所述的聚乙烯亚胺的质量g：氨水的体积ml：乙醇的体积ml为(0.04～0.08):(0.7～2.8):(30～60)。

3.根据权利要求1所述的一种由聚乙烯亚胺为结构导向剂制备中空介孔二氧化硅的方法，其特征在于，步骤一所述的搅拌温度为室温，搅拌时间为30-40min。

4.根据权利要求1所述的一种由聚乙烯亚胺为结构导向剂制备中空介孔二氧化硅的方法，其特征在于，步骤二所述的ctab水溶液的制备方法包括：将ctab、氨水、去离子水混合，超声分散后搅拌，得到ctab水溶液。

5.根据权利要求1所述的一种由聚乙烯亚胺为结构导向剂制备中空介孔二氧化硅的方法，其特征在于，所述的ctab的质量g：氨水的体积ml：去离子水的体积ml为(0.04～0.06)：(1～2)：(50～100)。

6.根据权利要求1所述的一种由聚乙烯亚胺为结构导向剂制备中空介孔二氧化硅的方法，其特征在于，所述正硅酸乙酯的体积ml:ctab的质量g为:(0.6～1)(0.04～0.06)。

7.根据权利要求1所述的一种由聚乙烯亚胺为结构导向剂制备中空介孔二氧化硅的方法，其特征在于，所述的步骤二的反应温度为30～40℃，反应时间为12～24h。

8.根据权利要求1所述的一种由聚乙烯亚胺为结构导向剂制备中空介孔二氧化硅的方法，其特征在于，所述的步骤二的回流为：在酸性的乙醇溶液中60℃下回流12h，离心洗涤后分散在水/醇体积比为0.4的混合溶液中70～90℃下再次回流6～12h。

9.根据权利要求1所述的一种由聚乙烯亚胺为结构导向剂制备中空介孔二氧化硅的方法，其特征在于，所述的步骤三的煅烧温度为500-600℃，煅烧时间为3-8h。

10.权利要求1所述的方法制备的中空介孔二氧化硅。

技术总结
本发明提供一种由聚乙烯亚胺为结构导向剂制备中空介孔二氧化硅的方法及中空介孔二氧化硅，属于纳米材料合成技术领域。该方法是将聚乙烯亚胺、氨水和乙醇混合搅拌，得到混合液；在混合液中加入CTAB水溶液和正硅酸乙酯反应，经回流、离心、洗涤、干燥得到反应产物；将反应产物进行煅烧，得到中空介孔二氧化硅。本发明的方法工艺简单、操作简便条件温和、合成周期短效率高。

技术研发人员：迟悦,兰李升,纪泓宇
受保护的技术使用者：长春工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/25