專利名稱：高純度SiO的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種無機材料的制備方法，特別是一種多種具有獨特形貌的高純SiO2膠體粒子的制備方法。
背景技術：
近年來報道了許多關于二氧化硅納米結構的形貌選擇合成工藝，因為具有可控形貌的二氧化硅納米結構在催化、分離、傳感器技術、生物探針及其光學等領域有著廣泛的應用[見文獻1-14]。例如可以制備直徑在720-1000納米范圍的空心二氧化硅球的膠體模板法[見文獻6]；合成Au@SiO2和SiO2@Ag核殼結構膠體小球的均勻搖晃法[見文獻7]和化學渡法[見文獻10]；合成一維二氧化硅納米結構的多孔氧化鋁模板法[見文獻11，15]；合成二氧化硅纖維的溶劑蒸發(fā)法[見文獻16]、表面活性劑導向法[見文獻17-20]和兩相酸性體系[見文獻21]；合成二氧化硅納米線或棒的無機鹽法[見文獻5]、Sol-Gel光電沉積法[見文獻22]、共凝聚法[見文獻14]和分子激光消融法[見文獻23]。然而到目前為止，幾乎所有已報道的制備方法都只能合成一到兩種形貌的二氧化硅粒子，而且大部分所制得的二氧化硅粒子的產量低。{文獻[1]N.K.Raman，M.T.Anderson，C.J.Brinker，Chem.Mater。1996，8，1682-1701。[2]A.Sayari，Chem.Mater.1996，8，1840-1852。[3]X.Feng，G.E.Fryxell，L.-Q.Wang，A.Y.Kim，J.Liu，K.M.Kemner，Science 1997，276，923-26。[4]S.M.Yang，I.Sokolov，N.Coombs，C.T.Kresge，G.A.Ozin，Adv.Mater.1999，11，1427-1431。[5]C.Yu，J.Fan，B.Tian，D.Zhao，G.D.Stucky，Adv.Mater.2002，14，1742-1745。[6]F.Caruso，R.A.Caruso，H.Mhwald，Science 1998，282，1111-1114。[7]S.Liu，M.Han，Adv.Funct.Mater.2005，15，961-967。[8]S.Schacht，Q.Huo，I.G.Voigt-Martin，G.D.Stucky，F.Schüth，Science 1996，273，768-771。[9]H.Yang，N.Coombs，G.A.Ozin，Nature，1997，386，692-695。[10]J.Zhang，J.Liu，S.Wang，P.Zhan，Z.Wang，N.Ming，Adv.Funct.Mater.2004，14，1089-1096。[11]Z.Yang，Z.Niu，X.Cao，Z.Yang，Y.Lu，Z.Hu，C.C.Han，Angew，Chem，Int.Ed.2003，42，4201-4203。[12]J.H.Zhang，P.Zhan，Z.L.Wang，W.Y.Zhang，and N.B.Ming，J.Mater.Res.2003，18，649-653。[13]F.Marlow，M.D.McGehee，D.Zhao，B.F.Chmelka，G.D.Stucky，Adv.Mater.1999，11，632-636。[14]S.Giri，B.G.Trewyn，M.P.Stellmaker，V.S.-Y.Lin，Angew.Chem.Int.Ed.2005，44，5038。[15]B.Yao，D.Fleming，M.A.Morris，S.E.Lawrence，Chem.Mater。2004，16，4851-4855。[16]P.J.Bruinsma，A.Y.Kim，J.Liu，S.Baskaran，Chem.Mater。[17]a}S.Che，A.E.Garcia-Bennett，T.Yokoi，K.Sakamoto，H.Kunieda，O.Terasaki，T.Tatsumi，Nat.Mater.2003，2，801；b}S.Che，Z.Liu，T.Ohsuna，K.Sakamoto，O.Terasaki，T.Tatsumi，Nature 2004，429，281；c}T.Ohsuna，Z.Liu，S.Che，O.Terasaki，Small 2005，1，233。[18]a)Y.Yang，M.Suzuki，S.Owa，H.Shirai，K.Hanabusa，Chem.Commun.2005，4462；b)Y.Yang，M.Suzuki，H.Shirai，A.Kurose，K.Hanabusa，Chem.Commun.2005，2032。[19]A.M.Seddon，H.M.Patel，S.L.Burkett，S.Mann，Angew.Chem.Int.Ed.2002，41，2988。[20]B.Wang，C.Chi，W.Shan，Y.Zhang，N.Ren，W.Yang，Y.Tang，Angew.Chem.Int.Ed.2006，45，2088-2090。[21]F.Kleitz，F.Marlow，G.D.Stucky，F.Schüth，Chem.Mater。2001，13，3587-3593。[22]S.J.Limmer，G.Cao，Adv.Mater.2003，15，427-431。[23]D.P.Yu，R.L.Hang，Y.Ding，H.Z.Zhang，Z.G.Bai，J.J.Wang，Y.H.Zou，W.Qian，G.C.Xiong，S.Q.Feng，Appl.Phys.Lett.1998，73，3076-3078}。

發(fā)明內容
1、發(fā)明目的本發(fā)明的目的是提供一種工藝簡單、成本低的制備方法來制備多種具有獨特形貌的高純(約70-99％)SiO2膠體粒子。
2、技術方案本發(fā)明所述的高純度SiO2膠體粒子的制備方法，包括以下步驟(1)將氯金酸(HAuCl4·4H2O)水溶液和檸檬酸鈉(C6H5O7Na3·2H2O)水溶液在攪拌下依次加入到沸水中，沸騰(一段時間)后即得所需金納米粒子懸浮液；(2)將0.2-0.6毫升金納米粒子懸浮液、0.2-0.6毫升氨水在攪拌下依次加入到20毫升已充分溶解0.2-3克PVP的20毫升戊醇中，其中調節(jié)溶液體系中金納米顆粒、PVP和氨水的含量可獲得不同形貌的目標SiO2膠體粒子，而且其中針形SiO2棒的長度直徑比可以在1-20之間進行連續(xù)調節(jié)；(3)將0.2-0.4毫升正硅酸一酯在攪拌下加入體系中后繼續(xù)攪拌(時間12-24小時為宜)；(4)將反應溶液離心即得高純度的SiO2膠體粒子。
3、有益效果本發(fā)明與現有技術相比，具有以下顯著優(yōu)點(1)創(chuàng)造了具有新穎形貌的針形SiO2棒、蛇形SiO2、SiO2空心管、SiO2空心膠囊、Au@SiO2核殼結構膠體小球和以管為主體棒為分支的|-形SiO2膠體粒子。(2)所制得的SiO2膠體粒子的純度高，約70-99％，不同形貌的SiO2膠體粒子具有不同的純度。(3)可根據實用要求，通過簡單地改變金納米顆粒、PVP和氨水的含量，可制得形貌在針形棒、蛇形、空心管、空心膠囊、金@SiO2核殼結構膠體小球和以管為主體棒為分支的|-形之間任一形貌的SiO2膠體粒子。(4)可以進行大量生產。(5)工藝簡單，對設備要求很低，費用低廉。
四

圖1是所制得的四種代表性形貌的SiO2膠體粒子的掃描或透射電子顯微鏡圖，其中(a)空心管、(b-c)以管為主體棒為分支的|-形、(d)蛇形、(e-f)空心膠囊。
圖2是所制得的具有不同長度直徑比SiO2棒的代表性的掃描或透射電子顯微鏡圖，其中(a-b)20、(c)10、(d)5、(e)3、(f)1。
五具體實施例方式
實施例1SiO2空心管(圖1a)的制備方法，其步驟是(1)將0.25毫升現制的金納米顆粒懸浮液和0.55毫升氨水在攪拌下依次加入到20毫升已充分溶解1克PVP的20毫升戊醇中，繼續(xù)攪拌30分鐘；(2)將0.2毫升正硅酸一酯在攪拌下加入體系中后繼續(xù)攪拌12小時；(3)將反應溶液離心即得高純度的SiO2空心管。
實施例2針形SiO2棒(圖2a-b)的制備方法，其步驟是(1)將0.35毫升現制的金納米顆粒懸浮液和0.45毫升氨水在攪拌下依次加入到20毫升已充分溶解1克PVP的20毫升戊醇中，繼續(xù)攪拌30分鐘；(2)將0.2毫升正硅酸一酯在攪拌下加入體系中后繼續(xù)攪拌12小時；(3)將反應溶液離心即得高純度的SiO2空心管。
實施例3高純度SiO2膠體粒子的制備，其步驟是(1)將0.6毫升現制的金納米顆粒懸浮液和0.2毫升氨水在攪拌下依次加入到20毫升已充分溶解0.2克PVP的20毫升戊醇中，繼續(xù)攪拌30分鐘；(2)將0.4毫升正硅酸一酯在攪拌下加入體系中后繼續(xù)攪拌24小時；(3)將反應溶液離心即得高純度的SiO2空心管。
實施例4高純度SiO2膠體粒子的制備，其步驟是(1)將0.2毫升現制的金納米顆粒懸浮液和0.6毫升氨水在攪拌下依次加入到20毫升已充分溶解3克PVP的20毫升戊醇中，繼續(xù)攪拌30分鐘；(2)將0.3毫升正硅酸一酯在攪拌下加入體系中后繼續(xù)攪拌15小時；(3)將反應溶液離心即得高純度的SiO2空心管。
權利要求
1.一種高純度SiO2膠體粒子的制備方法，其特征是該方法包括以下步驟(1)將HAuCl4·4H2O水溶液和C6H5O7Na3·2H2O水溶液在攪拌下依次加入到沸水中，沸騰后即得所需金納米粒子懸浮液；(2)將0.2-0.6毫升金納米粒子懸浮液、0.2-0.6毫升氨水在攪拌下依次加入到20毫升已充分溶解0.2-3克PVP的20毫升戊醇中；(3)將0.2-0.4毫升正硅酸一酯在攪拌下加入體系中后繼續(xù)攪拌；(4)將反應溶液離心即得高純度的SiO2膠體粒子。
2.根據權利要求1所述的高純度SiO2膠體粒子的制備方法，其特征是在步驟(2)中，調節(jié)溶液體系中金納米顆粒、PVP和氨水的含量可獲得不同形貌的目標SiO2膠體粒子，而且其中針形SiO2棒的長度直徑比在1-20之間進行連續(xù)調節(jié)。
3.根據權利要求1或2所述的高純度SiO2膠體粒子的制備方法，其特征是在步驟(2)中，所述的不同形貌包括針形棒、蛇形、空心管、空心膠囊、Au@SiO2核殼結構膠體小球和以管為主體棒為分支的|-形的SiO2膠體粒子。
4.根據權利要求1所述的高純度SiO2膠體粒子的制備方法，其特征是在步驟(2)中，所述的攪拌時間為12-24小時。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高純度SiO
文檔編號C01B33/14GK1935650SQ20061009656
公開日2007年3月28日 申請日期2006年9月30日 優(yōu)先權日2006年9月30日
發(fā)明者章建輝, 劉淮涌, 王振林, 閔乃本 申請人:南京大學